大气临边红外发射温度剖面层析成像反演

【摘要】： 卫星遥感大气温度是数值预报数据获取的主要来源。大气温度反演是大气其它物理状态参数和成分的基础。搭载于欧洲空间局Envisat卫星上的麦克耳逊干涉被动大气探测仪(MIPAS),有高光谱分辨率特性,波段适于大气温度的反演。 卫星大气观测模式有掩星模式(Occulation)、临边模式(Limb)和星下模式(Nadir)。通过Limb观测模式下红外辐射传输方程、最小二乘法拟合的最优化理论对结合实测数据对传统的一维大气进行了温度廓线反演,并将反演的结果和MIPAS L2温度数据进行对比,结果显示了较好的一致性。用大气辐射传输模型RFM模拟MIPAS对不均质二维大气场(参考场),然后加入噪声误差的辐射值(合成测量值)进行了一维大气反演和序贯层析成像逼近法的二维反演,反演结果显示传统的一维反演方法对不均质的大气产生14K的误差,而序贯层析成像逼近法得到的误差值小于2K,而标准差为0.55K,在Limb观测序列的水平距离为155km,视场为3km的情况下,水平分辨率为110-140km,垂直分辨率2.2-3km。空间分辨率的提高是由于序贯层析成像逼近法用了多角度观测和多波段信息。为了说明一维大气温度反演和二维层析成像方法反演的大气温度场差值的原因,进行了不均质二维大气的辐射值对比。不均质的大气可以对辐射值产生高于10倍的噪声,这说明当一维大气用这些波数反演大气温度场时将造成系统误差。