面向高光谱大气臭氧传感器的多观测几何条件下紫外辐射模拟及对TOMS V8算法臭氧初值估算模型改进与评价

• 作者: 卢山 吕春光 杨文博 王维和 田庆久 陈赟
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 工学
• 关键词: 臭氧总量 TOMS V8算法 地球紫外后向散射 太阳天顶角 观测天顶角 DU
• 年，卷（期）: 2015,（11）
• 页码范围: 2979-2984
• 页数: 6页
• 分类号: TP7
• 字数: 3399字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2015)11-2979-06

摘要

新型高光谱大气臭氧传感器大多计划搭载地球静止轨道平台，其对大视场范围和时间范围内的臭氧总量提取提出了更高的需求。TOMSV8算法在低轨卫星大气臭氧传感器得到广泛的应用和发展，但其在大观测几何条件下的提取精度不足，因此如何提高TOMS算法在新型传感器上的提取精度是当前亟待解决的问题。利用MODTRAN大气辐射传输模型模拟了晴空场景 TOMS算法标准廓线各观测几何条件下的地球紫外后向散射辐射，分析了各观测几何条件下后向散射辐射亮度与臭氧总量拟合模型，并根据模型拟合精度情况，得到了不同观测几何条件下后向散射辐射随臭氧总量的变化关系，提出了改进的臭氧总量初值估算模式。对改进模式与传统模式的臭氧总量初估结果表明，传统模式依赖于指数模型的拟合精度，而改进模式依赖于对数模型的拟合精度，指数模型和对数模型均表现出高的拟合精度，但对数模型的拟合精度比指数模型在整个臭氧浓度范围内平均高约0.9％。改进模式使臭氧总量初估的总体精度得到改善，RMSE降低约0.087％～0.537％，并且在较大观测几何和臭氧总量低值区（175～275 D U ）间则更加显著。在臭氧总量低值区间以及较大观测天顶角和太阳天顶角条件下，改进模式具有更高的估算精度和更大的适用范围。该改进的臭氧总量初值估算模式可为日后TOMS算法的更新提供支持和参考依据。