白文广 作品数:28 被引量:133 H指数:6 供职机构: 国家卫星气象中心 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 公益性行业(气象)科研专项 国家重点实验室开放基金 更多>> 相关领域: 天文地球 理学 自动化与计算机技术 机械工程 更多>>
遥感用途的高光谱中短波红外辐射传输精确计算 被引量:3 2017年 中短波红外同时含有来自太阳反射和大气发射的能量,关于该波段的大气辐射传输计算是光学遥感领域一项基础性和应用性很强的工作,国内研究并不多见.本文基于累加法,考虑了有限薄层条件下太阳直射反射、多次散射、大气发射三项基本因素的近似计算,构建了可以同时处理太阳散射和大气发射并存的中短波红外大气辐射传输计算模型.同国际通用的DISTORT模型比较了夜晚单层云、白天多层气溶胶、水云冰云双层云以及多层云、气溶胶同时存在4种场景下的计算精度.结果显示:除个别通道外绝对偏差均小于2×10^(-6)K,同样条件下计算速度是DISORT算法的2~3倍.利用该模型对影响计算精度的4个因素模拟分析显示:在2230~2400cm^(-1)强吸收带大气热发射辐射有很大的贡献,太阳入射辐射可以忽略;在2400~2580cm^(-1)窗区波段,忽略太阳辐射可以引入几十K的误差;采用层平均温度简化热辐射计算,在强吸收波段计算误差相对较大;基于单次散射假设的累加法最小光学厚度值越小,计算误差越小.满足计算精度需求条件下可以考虑采用大气分层平均热辐射简化、选择合适最小光学厚度值,以提高计算效率.该研究构建的自主辐射传输计算模型,将在处理国产星载高光谱仪器的资料模拟、反演、同化中发挥作用. 白文广 张鹏 张文建 马刚 漆成莉GOSAT卫星二氧化碳遥感产品的验证与分析 被引量:6 2018年 本文利用全球地基二氧化碳柱浓度观测站点(Total Carbon Column Observing Network,TCCON)18个站点CO_2地基观测数据对GOSAT(Greenhouse gases Observing Satellite)2009—2017年的大气CO_2遥感反演产品进行验证分析,结果显示卫星CO_2遥感产品与地基遥感观测结果较为一致,在东亚、北美、欧洲和大洋洲四个区域内卫星遥感产品与地基观测的平均偏差分别为2. 23±2. 69、2. 19±2. 19、2. 01±2. 49、1. 59±1. 79 ppm,相关系数不低于0. 75。卫星在30°S~60°N范围内的产品精度较高,而在高纬地区产品精度稍低。本文进一步利用GOSAT L2 XCO_2遥感反演产品对全球大气CO_2的长时间序列变化进行了分析,结果表明2009—2017年全球大气CO_2浓度呈持续上升趋势,全球年平均增长率为2. 22 ppm·a^(-1),增长较快的国家和地区包括中国、美国、印度和非洲,受与厄尔尼诺有关的自然排放影响,2016年相对上一年的增长量最多,年均CO_2绝对增量在3 ppm以上。 孟晓阳 张兴赢 周敏强 白文广 周丽花 余骁 胡玥明关键词:CO2 遥感 全球变化 沙尘气溶胶卫星遥感现状与需要关注的若干问题 被引量:22 2018年 沙尘暴是全球干旱、半干旱地区特有的一种灾害性天气,所产生的沙尘气溶胶是全球气溶胶系统重要组成部分,对全球环境、天气、气候和生态有复杂的影响。沙尘气溶胶作为一种吸收性气溶胶,对太阳辐射有着较强的吸收,还能通过加热大气、改变大气稳定度、蒸发云滴、减少云量等"半直接方式"影响气候。卫星遥感对沙尘气溶胶的监测具有独特的优势,是全球沙尘研究的重要手段。本文系统整理和介绍了目前常用的可见近红外、热红外、被动微波、紫外和主动激光测量等五类卫星遥感沙尘气溶胶的主要方法,在总结典型遥感仪器和主要产品基础上,讨论了遥感产品的定量精度和地面验证问题,结合辐射传输理论模拟了可见近红外和热红外的卫星观测,探讨了可见近红外遥感的地表反照率影响和热红外高光谱遥感的波段选择问题,最后对未来的一些研究重点进行了展望。 张鹏 张鹏 陈林 陈林 白文广 漆成莉关键词:沙尘气溶胶 卫星遥感 地表反照率 利用MSU/AMSU研究中国高空大气温度变化 本文利用最新的三套MSU/AMSU 长序列卫星微波资料,通过采用Fu 的通道组合订正方法,结合CRTM 辐射传输模式订正对流层通道中的平流层冷效应后,来分析中国区域高空大气的温度变化趋势,得到平流层低层以-0.4℃/10... 廖蜜 张鹏 吴雪宝 邱红 白文广改进的FY-3B/VIRR OLR反演模式及其应用效果 被引量:1 2018年 FY-3B卫星VIRR仪器的向外长波辐射(outgoing long-wave radiation,OLR)产品处理采用与NOAA/AVHRR相同的算法模型,即用窗区通道亮温-通量等效亮度温度的回归关系式计算OLR,但两星的OLR业务产品与目前国际质量最好的云和地球辐射能量系统(cloud and earth’s radiant energy system,CERES)仪器观测OLR产品相比,存在约10 W·m^(-2)的系统负偏差。FY-3B的原因在于OLR反演模式建立过程中红外辐射传输计算软件的精度不够。鉴于此,本文采用美国21世纪开发的逐线辐射传输模型计算软件(LBLRTM),模拟计算了全球2521条大气廓线的大气顶辐射率光谱,在此基础上计算了每条廓线的OLR和FY-3B/VIRR窗区通道亮温,应用最小二乘法统计回归模拟数据,重新建立了由FY-3B/VIRR窗区通道亮温计算OLR的回归关系式及系数。模式应用于FY-3BL1级数据,处理2016年1,3,7和10月的FY-3B逐日全球OLR资料,该资料与AQUA-TERRA卫星的CERES仪器OLR观测产品相比,得到日平均OLR:RMSE=9~15 W·m^(-2),R=0.9834,Bias=-0.3W·m^(-2);月平均OLR:RMSE=4~7W·m^(-2),R=0.9915,Bias=-0.3W·m^(-2),表明改进的模式能处理出无系统偏差的、精度基本与CERES观测相当的OLR产品,尽管单通道反演算法有着固有的模式回归误差。 吴晓 白文广 张婉春关键词:射出长波辐射 多轴差分吸收光谱仪反演大气NO_2的比对试验 被引量:2 2013年 为了满足卫星遥感产品地基验证平台中不同仪器观测数据一致性的要求,2011年9月,将3台不同设计方案、不同操作方式的多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)集中在中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站,进行了近20天的同步观测测试.并对所有仪器统一观测方位角,分别采用相同的紫外、可见光波段的特征吸收带及吸收截面进行NO2柱浓度的反演试验.系统的比对分析表明:3台MAX-DOAS的反演误差大都保持在6%以内,说明仪器性能良好,比较稳定;紫外波段的反演结果略小于可见光波段,尤其在阴天,这是由于两波段对分子及气溶胶散射的敏感性不同造成的;以可见光波段的反演结果为标准,对紫外波段的反演结果进行系统订正,订正后的各组数据一致性非常好,满足卫星大气成分NO2柱浓度遥感产品不同地基验证站点数据稳定、一致的要求. 王婷 王普才 余环 张兴赢 周斌 司福祺 王珊珊 白文广 周海金 赵恒一种高效计算高光谱分辨率红外大气辐射传输的方法 被引量:10 2016年 传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_IR模型,针对研制中的FY-3D红外高光谱大气探测仪(HIRAS)的光谱指标,模拟计算了仪器的观测通道亮温,并用独立样本对模拟亮温进行了验证和比较,结果显示:FFRTM_IR对HIRAS所有通道的模拟亮温偏差均小于0.06 K,标准差有效控制在0.1 K以内;在同等计算精度下,FFRTM_IR的计算速度略快于目前国际上通用的快速辐射传输计算模型CRTM.利用FFRTM_IR模型,采用解析计算方法可以进一步得到温度廓线、水汽廓线、二氧化碳、臭氧廓线以及地表参数的雅克比矩阵,计算结果与扰动法计算结果一致性较好,有较高的计算精度.计算和分析结果表明,初步建立了一种高效的红外大气辐射传输计算模型,可用于星载高光谱红外大气探测仪器的观测仿真和资料处理. 白文广 张鹏 张文建 李俊温室气体CH_4卫星遥感监测初步研究 甲烷是一种重要的大气微量成分,其浓度变化对大气的化学过程具有重要的作用,同时它也是一种重要的温室气体,甲烷在空气中的含量远远低于二氧化碳,大约1.7ppmv。最新的第四次IPCC评估报告指出:全球温室效应中甲烷所起的作用... 白文广关键词:卫星遥感 反演算法 时空分布特征 文献传递 云层对卫星遥感大气CO的影响与修正方法研究 被引量:2 2012年 研究云层对卫星遥感大气CO精度的影响,并以SCIAMACHY观测为例,详细论述一种云层影响的修正方法。修正过程中,采用朗伯云模型,全面考虑云层覆盖率、云顶高度和地面反射率的影响。将云层影响修正前后的卫星CO反演结果与地基FTIR测量值进行对比,发现修正云层影响后,两者的测量相关性明显提高。实验结果表明,提出的云层影响修正方法可明显提高卫星遥感大气CO的精度。 刘诚 孙友文 司福祺 白文广 张鹏关键词:卫星观测 CO FTIR 卫星遥感中国对流层中高层大气甲烷的时空分布特征 被引量:23 2011年 利用美国Aqua卫星的AIRS遥感资料,分析了2003~2008年中国地区对流层中高层大气甲烷的时空分布特征.研究发现,AIRS观测结果与近地面观测资料变化趋势一致,与地基遥感的误差在1.5%以内.受近地层自然排放与人为活动的共同影响,中国对流层甲烷在垂直分布上呈现典型的变化趋势:随着高度的增加甲烷浓度下降.甲烷在我国东部和北部地区具有明显的双峰季节变化特征,最高值存在夏季,次高值出现在冬季,与近地面观测结果一致,而南部地区冬季没有显著增加的人为来源,西部地区人为活动稀少,因此在南部和西部地区的甲烷高值只出现在自然源排放强烈的夏季.中国地区的对流层中高层的甲烷与北半球的几个主要地区变化趋势一致,均在2007年之前保持相对稳定,在2007年后有一个明显的增长,但是中国的增长速度较其他地区更为显著,其中2006~2008年期间的增长速率与我国近地面观测结果相近. 张兴赢 白文广 张鹏 王维和关键词:卫星遥感 甲烷 时空分布特征