大气SO2柱总量遥感反演算法比较分析及验证?

• 作者: 张兴赢 张美根 徐晋 李晓静 王维和 闫欢欢 陈良富
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 污染气体SO2 卫星遥感反演算法 比较验证 不确定性分析
• 年，卷（期）: 2016,（8）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 084204-1-084204-17
• 页数: 1页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.65.084204

摘要

卫星遥感技术已成为城市污染气体SO2监测和全球火山活动监测及预警的重要手段。目前新的PCA (principal component analysis)算法有效减小了反演数据噪声,并替代之前业务算法BRD (band residual difference)用于边界层SO2柱总量产品的反演。然而,目前对PCA算法反演产品精度的评价和验证研究较少,缺少与BRD算法产品进行长时间序列的比较以评估算法适用性,尤其在中国大气污染重点城市区域。本文利用地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)观测及多尺度空气质量模式系统(RAMS-CMAQ)大气化学模式模拟等数据,评估PCA和BRD反演算法的精度及误差。另外,选取洁净海洋地区、中国大气污染重点城市区域和高浓度火山喷发三种情况,比较分析PCA 与BRD SO2总量的时空格局变化差异及对不同SO2总量下的适用性,并对两种算法反演不确定性进行分析讨论。结果表明,在中国京津冀、珠江三角洲和长江三角洲区域, PCA SO2总量反演值低于BRD, BRD反演结果更接近于地基的MAX-DOAS观测值,冬季BRD和PCA SO2总量值低于RAMS-CMAQ 模拟结果,夏季7月和8月BRD SO2总量值高于RAMS-CMAQ 模拟结果。在SO2总量接近于0值的洁净海洋地区, PCA算法产品噪声水平低于BRD算法,但PCA反演结果整体偏差大于BRD算法。在高浓度火山喷发情况下,当SO2总量大于25 DU时BRD SO2总量反演值低于PCA,且随着SO2总量增大,两种算法反演值差异亦增大。该研究对于OMI (Ozone Monitering Instrument) SO2产品的应用具有重要的参考价值,通过分析不同反演算法的差异及对其不确定性追因,对于算法改进研究也具有重要的科学意义。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈良富	中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室	62	1234	20.0	33.0
2	张美根	中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室	71	2118	27.0	44.0
3	张兴赢		17	159	5.0	12.0
4	王维和		10	36	4.0	6.0
5	李晓静		6	180	4.0	6.0
6	闫欢欢		3	10	1.0	3.0