段四波_2009_利用hj_1b模擬數(shù)據(jù)反演地表溫度的兩種單通道算法

1、? 第 18 卷 ? 第 9 期 ? 2008 年 9 月利用 HJ?1B 模擬數(shù)據(jù)反演地表溫度的 兩種單通道算法*段四波1 ? 閻廣建1** ? 錢永剛1 ? 李召良1, 2 ? 姜小光3 ? 李小文11. 北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院 遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實驗室, 北京 100875; 2. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101;3. 中國科學(xué)院光電研究院, 北京 100086? 2008?01 ?08 收稿, 20

2、08 ?03?24 收修改稿? * 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃( 批準(zhǔn)號: 2007C B714402) 、中國科學(xué)院 知識創(chuàng)新工程 方向性項目 ( 批準(zhǔn)號: KGCX3 ?SYW?408) 和新世 紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃聯(lián)合資助項目? * * 通信作者, E ?mail: gjyan@ bnu. edu. cn摘要 ? ? 現(xiàn)有的兩種單通道算法( 覃志豪單通道算法和 Jim? nez ?M u?oz 對 于 20 50 # , a = -

3、 68 ? 3301 和 b =0 ? 464012 , RMS E= 0? 042.( 2) 大氣透過率估算方程修訂研究表明, 大氣透過率的變化主要取決于大氣水汽含量的動態(tài)變化, 其他因素因其動態(tài)變化不大而對大氣透過率的變化沒有顯著影響, 因此, 大氣水汽含量就成了大氣透過率估計的主要考慮因素 [ 7] .TIGR( thermodynamic initial Guess retrieval)是應(yīng)用比較廣泛的數(shù)據(jù), 它包含了全球不同地

4、區(qū)不同季節(jié)的探空資料. 數(shù)據(jù)內(nèi)容包括經(jīng)緯度、近地表氣溫、大氣氣壓廓線, 氣溫廓線、水汽含量廓線和臭氧含量廓線 [ 9] .從 TIGR 數(shù)據(jù)中選取了 1413 條大氣廓線數(shù)據(jù),運(yùn)行大氣輻射傳輸軟件 M ODTRAN4 [ 10] 模擬大氣水汽含量與大氣透過率之間的關(guān)系, 建立相關(guān)方程進(jìn)行大氣透過率的近似估算. HJ?1B 熱紅外波段的大氣透過率估算方程表示為!= 0. 9821 - 0. 1241? ? ? R 2 = 0. 967(

5、3) 大氣平均作用溫度估算方程修訂大氣平均作用溫度 T a 主要取決于大氣剖面氣溫分布和大氣狀態(tài). 因此, 確定 T a 需要大氣剖面各層的實時氣溫和水汽含量. 對于很多研究而言,這些實時數(shù)據(jù)一般是沒有的, 但一些大氣輻射傳輸軟件如 LOWTRAN, M ODT RAN 等都提供了一些標(biāo)準(zhǔn)大氣的詳細(xì)剖面資料 [ 7] . 本文根據(jù)覃志豪等推導(dǎo)出的 T a 近似計算公式, 通過大氣輻射傳輸軟件M ODTRAN4 模擬得到 4 種標(biāo)準(zhǔn)大氣的

6、大氣平均作用溫度的估算方程, 如表 3 所示.表 3 ? HJ ?IB熱紅外波段大氣平均作用溫度估算方程大氣模式 大氣平均作用溫度估算方程熱帶大氣 T a = 22. 13009+ 0. 89852T0中緯度夏季大氣 T a = 20. 43072+ 0. 90507T0中緯度冬季大氣 T a = 24. 70005+ 0. 88894T0美國 1976 年標(biāo)準(zhǔn)大氣 T a = 32. 58992+ 0. 85112T0? ? 表中 T

7、 0 為近地表溫度.2? 2 ? JM&S算法修訂Jim? nez ?M u?ozoz 和 Sobrino 在 JM& S 算法中通過模擬建立了大氣水汽含量與 3 個大氣函數(shù) ? 1 ,? 2, ? 3 的關(guān)系, 而 3 個大氣函數(shù)與大氣透過率、大氣上行輻射和大氣下行輻射的關(guān)系表示為? 1= 1 !? 2= - L atm ? - L atm% !? 3= L atm ?通過從 T IGR 數(shù)據(jù)中選取的 1413 條大氣

8、廓線數(shù)據(jù), 運(yùn)行大氣輻射傳輸軟件 M ODT RAN4 計算得到大氣水汽含量、大氣透過率、大氣上行輻射和大氣下行輻射 4 個大氣參數(shù). 通過最小二乘擬合得到3 個大氣函數(shù)和大氣水汽含量的表達(dá)式為? 1 = 0. 0412? 2 + 0. 0936?+ 0. 9856? 2 = - 0. 7174? 2 - 0. 8812 ?- 0. 3941? 3 = 0. 2639? 2 + 0. 6499?+ 0. 47033 ? 算法驗證3? 1