臭氧廓线和二氧化硫柱浓度协同反演方法技术

本发明专利技术公开了一种针对国产紫外高光谱数据的臭氧廓线和二氧化硫柱浓度协同反演方法，由于臭氧和二氧化硫紫外吸收带叠加，在各自单独反演时其反演精度容易受到另外一种污染物吸收的影响，而该方法提供了一种强适应性的多参数协同反演框架，在该框架下，将臭氧和二氧化硫作为一个整体来考虑，利用LBLRTM和VLIDORT辐射传输模型模拟计算辐射值和臭氧廓线、二氧化硫柱浓度的雅各比值，在先验误差协方差矩阵的限定下，通过迭代的形式逐步逼近真值，提高二者反演精度，从而得到准确的臭氧廓线和二氧化硫柱浓度。

【技术实现步骤摘要】
臭氧廓线和二氧化硫柱浓度协同反演方法
本专利技术涉及国产卫星遥感监测反演
，具体涉及一种臭氧廓线和二氧化硫柱浓度协同反演方法。
技术介绍
臭氧和二氧化硫在紫外波段强吸收信号混合，相互影响，在300-320nm波长区间二氧化硫吸收强度高于臭氧，一个分子的二氧化硫是一个分子的臭氧吸收强度的4倍，但是由于大气中二氧化硫含量太少，不到臭氧总量的0.1％，且大部分存在于近地面，在反演过程中很容易被臭氧紫外强烈吸收所覆盖，这不仅影响二氧化硫斜柱浓度反演精度，而且影响用于斜柱浓度转换垂直柱浓度的大气质量因子AMF的计算，1％臭氧柱总量的增加会引起平均0.16％二氧化硫AMF的降低，1％的臭氧误差最终会导致5％-15％的二氧化硫反演误差。二氧化硫浓度影响臭氧反演，极端情况下，如火山喷发时15km高处二氧化硫浓度达到100DU时，会给对流层中低层臭氧廓线带来600％多的误差，在7.4km和2.5km高处，总量为1DU的二氧化硫，分别会给臭氧柱总量带来2.5DU和1.3DU的误差(OMIATBD-2)。尽管随着国家大气十条的实施，二氧化硫治理成效显著本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种臭氧廓线和二氧化硫柱浓度紫外高光谱协同反演方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n步骤1：对高紫外高光谱载荷EMI获得的数据做敏感性和误差约束，/n步骤2：通过最优估计法同步迭代反演臭氧廓线和二氧化硫浓度，/n步骤3：对步骤2中得到的反演结果进行误差分析，从而进一步优化反演算法，/n步骤4，利用调整后的参数，重复步骤2和步骤3，直至获得最优的反演结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种臭氧廓线和二氧化硫柱浓度紫外高光谱协同反演方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：对高紫外高光谱载荷EMI获得的数据做敏感性和误差约束，
步骤2：通过最优估计法同步迭代反演臭氧廓线和二氧化硫浓度，
步骤3：对步骤2中得到的反演结果进行误差分析，从而进一步优化反演算法，
步骤4，利用调整后的参数，重复步骤2和步骤3，直至获得最优的反演结果。


2.根据权利要求1所述的臭氧廓线和二氧化硫柱浓度紫外高光谱协同反演方法，其特征在于，
所述步骤1包括如下子步骤：
子步骤a：加入吸收性气溶胶指数，去除气溶胶影响；
子步骤b：用380nm处反射率估算每个像素点处的有效云量，
子步骤c：计算获取到N2和O2的转动拉曼散射截面后，与地球大气顶层的太阳光谱进行卷积运算，得到Ring光谱；
子步骤d：利用VLIDORT矢量辐射传输模型，建立偏振校正查找表来校正偏振效应。


3.根据权利要求2所述的臭氧廓线和二氧化硫柱浓度紫外高光谱协同反演方法，其特征在于，
在子步骤b中，当晴空天气下380nm波段的反射率大于0.6时，辐射传输模型中用云反射率来替换地表反射率进行模拟。


4.根据权利要求1所述的臭氧廓线和二氧化硫柱浓度紫外高光谱协同反演方法，其特征在于，
所述步骤2包括如下子步骤：
子步骤1，将从步骤1的光谱图中直接得到的X代入到式(一)中，获得初始的辐射量Y，再将得到的辐射量Y和该X代入到式(二)中，得到该X对应的目标函数值；
所述式(一)为光谱辐射量和大气参数的非线性算子方程：
Y＝F(XO3+XSO2)+ε(一)
目标函数通过式(二)获得：
J＝(X-Xa)T·Sa-1·(X-Xa)+(F(X)-Y)T·Se-1·(F(X)-Y)(二)
其中，Xa为臭氧先验廓线和SO2柱浓度值，Sa为先验协方差矩阵，Se为观测协方差矩阵，F(X)为模拟辐射值，Y为卫星观测值；
XO3表示33层的O3垂直廓线，XSO2表示SO2柱浓度；ε为观测噪声。


5.根据权利要求4所述的臭氧廓线和二...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏飞，张大为，张建辉，张玉环，王玉，胡奎伟，周春艳，张连华，赵少华，王中挺，
申请(专利权)人：生态环境部卫星环境应用中心，
类型：发明
国别省市：北京;11