收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大气CO_2辐射传输特性与反演方法研究

吴军  
【摘要】:大气CO2作为重要的温室气体,其空间分布和源汇变化对气候预测和人类生产生活有着重要的影响。然而,由于大气CO2含量少且时空变化幅度较小,对其进行监测非常困难。相比于地基网络,天基观测平台可以具有更大的空间覆盖范围,能够实现对全球碳循环的监测。我国作为碳排放大国,目前在天基大气CO2遥感方法上的研究仍处于起步阶段,研究天基大气CO2遥感中的辐射传输特性及反演方法,对经济发展和环境外交具有重要的意义。本文首先就大气CO2辐射传输特性进行分析,在此基础上开展反演方法的研究,最后通过卫星观测数据对反演实践进行检验。 在大气辐射传输过程中,大气分子和其它粒子会使辐射能量发生改变,准确表征这种变化是进行大气遥感的基础。本文从辐射传输基本原理出发,结合辐射传输计算工具对不同波段影响因素进行模拟。通过对比,证明近红外1.6um弱吸收带受其它气体影响最少,且不易饱和,相比于其它波段更适合天基CO2遥感探测。在此基础上,结合实际仪器模型,探讨观测光谱分辨率退化的原因,对选定波段内不同分辨率观测光谱进行了敏感性分析。分别计算了近红外和热红外波段的CO2权重函数垂直分布,通过对比揭示了近红外和热红外波段在不同高度上的敏感性差异。 在辐射传输特性研究的基础上,结合前人研究成果开展了反演方法的研究,特别是在算法速度和精度改进方面进行了新的探索。针对正演模型中高分辨率光谱逐线积分运算复杂、耗时的特点,设计实现了以波数、温度、压力为变量的吸收截面三维查找表。吸收截面查找表显著加速了气体吸收计算,并使得权函数计算、正演模型与反演算法的集成成为可能。在方法设计上,首先探讨了使用差分吸收原理的大气CO2柱浓度反演算法,并证明该算法对随机噪声不敏感;通过在CO2廓线反演中引入最大后验概率约束,保证了反演值的合理性和正确性。此外,针对高分辨率光谱容易受到谱对准偏差影响的特点,设计实现了基于非线性优化理论的谱对准偏差校正算法,该方法可以有效减小谱对准造成的系统误差。 使用GOSAT卫星实际观测光谱对反演算法进行验证,将反演结果与Park Falls地基站点高精度观测结果、GOSAT Level2反演产品进行对比,得到了一致的季节变化趋势。在CO2廓线真值难以获得的情况下,使用模拟反演证明了最大后验概率约束在CO2廓线反演中的可行性。 分别使用近红外、热红外波段进行CO2廓线反演,证明了不同波段的敏感性差异。将双波段联合反演与单波段反演进行比较,反演结果表明同时使用近红外和热红外波段对CO2廓线进行约束可以更好的重构大气C02垂直分布。 最后,将反演算法应用于高分辨率地基观测光谱,得到了与德国马普生物地球化学研究所提供的大气成分输运模式一致的C02柱浓度结果,证明了反演方法对地基高分辨率观测光谱的适用性,同时展示了其在天基反演结果验证中的潜力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱介寿;骆循;;地球内部三维地震反演方法及其进展[J];国际地震动态;1987年02期
2 单式灶;冯英俊;范祯祥;;二维波动方程速度反演的优化方法[J];石油地球物理勘探;1991年06期
3 黄花香,吴战培,熊艳,王佳川,冯凯;速度反演技术在四川盆地储层预测中的应用[J];石油物探;2002年04期
4 姜彦南,阮帅,王绪本,高永才;核磁共振地下水勘查的模拟退火反演[J];物探化探计算技术;2005年02期
5 方颖,江在森,牛安福;川滇菱形块体东边界地壳形变研究[J];大地测量与地球动力学;2005年03期
6 周仕勇;陈晓非;;近震源破裂过程反演研究——Ⅱ.9.21中国台湾集集地震破裂过程的近场反演[J];中国科学(D辑:地球科学);2006年01期
7 王云专;杨立伟;李素华;;剩余时差校正及泊松比反演[J];地球物理学进展;2006年01期
8 范冬娟;张韶华;;高光谱影像反射率反演方法的研究[J];海洋测绘;2006年03期
9 胡泽勇;程国栋;谷良雷;李茂善;马耀明;;青藏铁路路基表面太阳总辐射和温度反演方法[J];地球科学进展;2006年12期
10 王艳秋;刘旭春;潘华盛;;基于GPS技术的大气可降水反演方法[J];气象科技;2007年03期
11 王颖;黄勇;黄思源;;大气温湿廓线反演问题的研究[J];国土资源遥感;2008年01期
12 张潮;毛根海;张土乔;朱嵩;程伟平;;基于BP-Bayesian方法的河网糙率反演[J];江苏大学学报(自然科学版);2008年01期
13 汪海洪;王伟;李振;刘玉春;;基于多尺度边缘的重力异常反演[J];大地测量与地球动力学;2008年05期
14 崔永福;彭更新;李国会;向东;罗丽丽;张洪霞;;基于小波边缘分析建模的波阻抗反演技术[J];新疆石油地质;2009年02期
15 王东伟;王锦地;梁顺林;;作物生长模型同化MODIS反射率方法提取作物叶面积指数[J];中国科学:地球科学;2010年01期
16 范开国;黄韦艮;甘锡林;傅斌;;SAR海洋内波表层流反演方法探讨[J];遥感学报;2010年01期
17 郭爱华;周家雄;隋波;孙月成;;稀疏脉冲反演中几个问题的讨论[J];内蒙古石油化工;2010年15期
18 李曙光;徐天吉;唐建明;李显贵;;概率神经网络储层流体密度反演及应用[J];地质科技情报;2011年01期
19 袁兆亿;二维组合磁异常波谱的正反演问题[J];地质与勘探;1984年11期
20 陈乐寿;王天生;;几种简易有效的大地电磁一维反演方法[J];石油地球物理勘探;1985年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王若;王妙月;;可控源音频大地电磁数据的反演方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第三卷(地球环境·工程地质与灾害)[C];2003年
2 游然;卢乃锰;李小青;;风云三号微波降水反演[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
3 龙桂华;李小凡;张美根;;波动方程多尺度拟牛顿信赖域反演方法的研究[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年
4 徐丽;胡雄;程永强;郭商勇;闫召爱;Xinzhao Chu;;钠测风测温激光雷达探测原理及大气参数反演方法研究[A];第十二届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2007年
5 闫永利;马晓冰;底青云;孔祥儒;高立兵;陈刚;;层状介质二维电阻率扰动反演方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第一卷(地球深部)[C];2004年
6 刘亚亚;毛节泰;刘钧;李峰;;地基微波辐射计遥感大气廓线的BP神经网络反演方法研究[A];第28届中国气象学会年会——S9大气物理学与大气环境[C];2011年
7 李少鹏;印兴耀;张繁昌;印海燕;;AVO地震参数反演方法研究[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
8 李元广;王伟良;金建;;生物能源与CO_2减排领域的热点战略研究方向——微藻生物柴油产业化技术的发展思路及若干科学问题分析[A];庆祝中国藻类学会成立30周年暨第十五次学术讨论会摘要集[C];2009年
9 邹定辉;;长时期的高CO_2浓度生长条件对羊栖菜光合作用没有下调的作用[A];庆祝中国藻类学会成立30周年暨第十五次学术讨论会摘要集[C];2009年
10 冯振刚;;CO_2激光在自体表皮移植术中的应用[A];2010全国中西医结合皮肤性病学术会议论文汇编[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴军;大气CO_2辐射传输特性与反演方法研究[D];中国科学技术大学;2013年
2 刘银萍;基于Extrapolation Tikhonov正则化算法的重力数据及梯度多分量数据的3D反演方法研究[D];吉林大学;2013年
3 黄鸿雁;高功率轴快流CO_2激光器气体流场及热交换的模拟与优化[D];华中科技大学;2011年
4 张芳;大气CO_2、CH_4和CO浓度资料再分析及源汇研究[D];中国气象科学研究院;2011年
5 戴耀;钯催化CO_2、CO的转化及C-N键偶联反应的研究[D];大连理工大学;2012年
6 杨东晓;分离CO_2固定载体膜传质机理及其膜过程模拟和优化研究[D];天津大学;2009年
7 朱咏莉;亚热带稻田生态系统CO_2通量研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2005年
8 刘长江;CO_2地质储存煤储层结构演化与元素迁移的模拟实验研究[D];中国矿业大学;2010年
9 申俊琦;基于激光视觉传感的CO_2横焊焊缝图像处理研究[D];天津大学;2010年
10 夏菲;基于超临界CO_2强化溶液分散法制备营养素脂质体前体的研究[D];上海交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐善雷;新造船舶CO_2指数计算方法研究[D];武汉理工大学;2010年
2 曲亚琳;高密度CO_2诱导羊肉糜凝胶的形成因素及机理初探[D];中国农业科学院;2010年
3 朱赛;表面改性对活性炭物理、化学性质及CO_2吸附性能的影响[D];郑州大学;2010年
4 朱赛;表面改性对活性炭物理、化学性质及CO_2吸附性能的影响[D];郑州大学;2010年
5 谢菲;球形活性炭对CO_2吸附行为研究[D];华东理工大学;2011年
6 谌艳珍;双台子自然保护区深部咸水层CO_2地质储存机制与潜力分析[D];中国地质大学(北京);2011年
7 梁丽丽;超临界CO_2萃取含油污泥技术研究[D];中国石油大学;2011年
8 史翠华;CO_2激光写入旋转折变型长周期光纤光栅研究[D];重庆大学;2010年
9 李娜;CO_2浓度与铜绿微囊藻生长关系的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 孙刚磊;跨临界CO_2热泵系统的理论分析与实验研究[D];华北电力大学(河北);2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郭志武;风云翘楚看巾帼[N];中国气象报;2002年
2 王五平;声波CT为混凝土大坝做体检[N];中国水利报;2005年
3 许崇宝 徐波 宋嗣麒;山东局物测队煤田岩性地震勘探取得突破[N];中煤地质报;2007年
4 记者 王巧然通讯员 李芬;女博士石玉梅科研成果获SEG高度评价[N];中国石油报;2008年
5 师啸;吐哈油田依靠技术进步加快勘探步伐[N];中国石油报;2008年
6 宁津生 陈军 晁定波;获取地球内部信息的间接方法[N];中国测绘报;2002年
7 记者 魏景云;气象卫星透视地下水[N];中国气象报;2001年
8 本报实习记者 郑菲;争分夺秒 天道酬勤[N];中国气象报;2007年
9 朱彦彬;非地震专家何展翔榜上有名[N];中国石油报;2003年
10 记者 韩晓玲 通讯员 曹南燕 实习生 童颖;开辟南方油气资源研究新途径[N];湖北日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978