大气CO_2遥感探测仪器的关键指标和敏感性分析研究

【摘要】利用近红外谱段的反射太阳辐射遥感大气低层CO2浓度信息，已成为目前国际研究热点领域。本文结合中国碳卫星探测的精度要求，针对高光谱CO2探测仪光栅分光、阵列探测器特点，利用高精度大气辐射传输模式研究光谱分辨率和采样率及信噪比等仪器关键指标对获取的CO2光谱的影响，同时对影响CO2遥感的主要因子开展了敏感性试验，分析了气溶胶、地表反照率、水汽以及温度等大气条件的变化对卫星观测光谱的影响，以及气溶胶对XCO2反演精度的影响。研究结果表明：高光谱CO2探测仪首先应该有足够高的光谱分辨率，以便从连续的太阳反射谱段中分辨出CO2吸收线；为保证CO2光谱的准确测量，光谱仪所用探测器面元应该保证光谱采样率大于2；探测大气CO2柱平均干空气混合比（XCO2）1%的变化所需要的信噪比是可以达到的。气溶胶散射引起的光学路径长度的改变与气溶胶类型、模态以及高度分布密切相关。城市型和海洋型气溶胶对观测光谱影响很大，强散射性的海洋型气溶胶还会引起光谱结构特征的改变。在典型地表反照率0.15条件下，主要以粗粒子模态存在的气溶胶会引起辐射的负变化，主要以积聚模态存在的气溶胶引起的辐射变化趋势因气溶胶类型和气溶胶垂直分布特征而异。而在不同的气溶胶垂直分布条件下，粗粒子模态的气溶胶引入的辐射变化均为负值，且随气溶胶分布高度的提升，负的辐射变化程度会逐渐减小。在典型观测几何条件下（太阳天顶角40°,星下点观测），亮地表时，气溶胶的存在会引起辐射的负变化，在暗地表条件下，会引起辐射的正变化。而对大陆型气溶胶，地表反照率在0.1-0.15时，气溶胶效应会“消失”。反演XCO2时，忽略气溶胶的影响引入的XCO2反演误差十分显著。若考虑气溶胶光学厚度和气溶胶存在模态，可保证在光学厚度小于0.3时，多数反演误差小于4ppm。充分利用气溶胶垂直分布信息，能减弱气溶胶引入的XCO2误差对地表反照率和气溶胶存在模态的敏感性，进一步减小XCO2反演误差。水汽和温度的影响都较小，可以通过同步订正减小其不确定性带来的影响。
【作者】王倩；
【导师】杨忠东；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，自然地理学，2014，硕士
【关键词】CO2；高光谱；仪器指标；敏感性试验；

【参考文献】
[1]孔令鸟,徐雷金,许晓龙,卢春山.碳载钯催化剂催化棕榈油连续化加氢反应研究[J].中国油脂,2014,09:14-18.
[2]杨洁.南开大学排球选项课教学现状及对策研究[D].天津体育学院,体育教学（专业学位）,2014,硕士.
[3]刘贵泉.可激发介质中螺旋波动力学及其控制的研究[D].浙江大学,理论物理,2014,博士.
[4]孟敏.联想服务器业务在国际竞争中的战略调整[D].天津大学,MBA,2004,硕士.
[5]冉燕.308例维持性腹膜透析患者的生存因素分析[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[6]邓亚锋,原勇强,崔艳华,刘效疆.一步水热法制备泡沫镍@C/Co_3O_4超级电容器电极材料[J].材料导报,2013,S2:179-180+183.
[7]席亚健.唐诗中的唐代体育研究[D].苏州大学,体育人文社会学,2012,硕士.
[8]杨帆.凯瑟琳·曼斯菲尔德短篇小说的叙事研究[D].大连海事大学,英语语言文学,2014,硕士.
[9]王慧,马传银.立井冻结法表土段掘进探新[A].中国煤炭学会煤矿建设专业委员会、全国高等学校矿山建设专业学术会.全国矿山建设学术会议论文选集（上册）[C].中国煤炭学会煤矿建设专业委员会、全国高等学校矿山建设专业学术会:,2003:4.
[10]白斯古楞.刘秉忠与元上都[D].内蒙古师范大学,专门史,2012,硕士.
[11]孙书利,刘丽芳.具有随机多丢包的ARMA信号最优线性估计[J].控制与决策,2013,02:223-228.
[12]熊良.支持语义关联的组合服务选择机制研究[D].南京邮电大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[13]缪丽.某医院内部控制优化研究[D].吉林大学,工商管理,2012,硕士.
[14]张龙.论有中国特色社会主义的预设特性[D].辽宁师范大学,中共党史,2003,硕士.
[15]黄方能,黄成军,陈陈,钱勇,江秀臣.基于转矩面积的UPFC稳定控制器优化设计[J].电力系统自动化,2008,07:25-29.
[16]韩丽.深基坑变形预测与工程应用[D].石家庄经济学院,地质工程,2013,硕士.
[17]姚素华.陶谢比较研究论[J].临沂大学学报,2014,05:54-58.
[18]肖玉,谢高地,安凯,鲁春霞.基于功能性状的生态系统服务研究框架[J].植物生态学报,2012,04:353-362.
[19]吴晨.新记《大公报》对四大家族官僚资本的文本呈现及批判尺度（1937-1944）[D].安徽大学,新闻学,2014,硕士.
[20]赵淑芳.胃癌中Bmi-1、EZH2的表达与幽门螺杆菌及其L型感染的研究[D].蚌埠医学院,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[21]杜家亮.大豆疫霉卵孢子发育早期特异表达基因的筛选及分析[D].安徽大学,微生物学,2013,硕士.
[22]韩利民.青藏铁路唐古拉山区冻土低路堤稳定性研究[D].北京交通大学,2009.
[23]孔晓理.爱的缺失与救赎—弗朗索瓦·莫里亚克笔下的男性人物[D].西安外国语大学,法语语言文学,2013,硕士.
[24]张若梦,谢泽彪.散货船舶载重线计量自动修正技术研究与应用[J].珠江水运,2014,06:63-65.
[25]李建红.《读者文摘》（亚洲版）2002年涉华报道研究[D].河北大学,新闻学,2003,硕士.
[26]李彝利.西藏飞蝗触角感受器及其聚集信息素研究[D].四川农业大学,农业昆虫与害虫防治,2012,硕士.
[27]钱晓芳.基于有限元的转台振动功率流特性研究[D].哈尔滨工程大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[28]孙迪.基于OWL-S的交通信息服务发现技术研究与实现[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2014,硕士.
[29]何英彬.基于GIS的环境问题尺度推绎研究[D].中国农业科学院,环境工程,2004,硕士.
[30]苏薇.胃泌素对胃癌中骨桥蛋白表达的影响[D].遵义医学院,消化内科,2012,硕士.
[31]谢美蓉.论张洁小说的女性形象与女性意识[D].江西师范大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[32]满文苍.载氧化锆生物复合材料的制备及对磷酸盐吸附性能研究[D].燕山大学,环境工程,2014,硕士.
[33]安立冰.《慈悲》中的聚焦研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[34]肖航芳.音乐剧《悲惨世界》经典唱段的演唱研究[D].湖南师范大学,音乐学,2013,硕士.
[35]孔子强.壳聚糖微球增强矿化胶原涂层药物/生长因子承载和释放能力研究及生物学评价[D].浙江大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[36]鲁美杰.房地产广告符号语境的构建及其应用研究[D].湖南大学,设计艺术学,2014,硕士.
[37]金沼伸.研发投入与资本结构对公司价值的影响[D].云南财经大学,企业管理,2014,硕士.
[38]季耀明.AXE—10程控交换机远端用户模块的工程应用[J].邮电设计技术.1997(07)
[39]马彦龙.兰州市城关区教育局办公自动化系统的分析与功能设计[D].西北师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[40]顾永如,程正群,李歧强,钱积新.一类具有范数有界的非线性不确定性时滞系统的鲁棒H_∞控制器设计[J].控制与决策,1998,04:65-69.
[41]邓廷权,盛春冬.结合变精度粗糙熵和遗传算法的图像阈值分割方法[J].控制与决策,2011,07:1079-1082.
[42]尹孟征.基于DSP的FC-AE-1553总线交换系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[43]冯汉青,管东东,焦青松,贾凌云,孙坤.光照下菜豆叶片抗氰呼吸与光合作用关系的分析[J].植物生态学报,2015,01:104-109.
[44]任晓丽.中国传统“太阳纹”视觉艺术符号探究[D].西安美术学院,设计艺术学,2014,硕士.
[45]史存召,王春恒,肖柏华,张阳,高嵩.基于多尺度图匹配核的场景单字识别方法（英文）[J].自动化学报,2014,04:751-756.
[46]黄亮,李建远.基于单粒子模型与偏微分方程的锂离子电池建模与故障监测[J].物理学报,2015,10:346-351.
[47]董鹏军.电子商务企业盈利模式研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[48]陈程.基于双目计算机视觉的三维重建技术研究[D].广东工业大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[49]丁文勇,翁东明,金毅,张宏伟,程樟峰,郭瑞,于明坚.清凉峰自然保护区台湾水青冈群落优势种群密度制约效应分析[J].浙江大学学报(理学版),2014,05:583-592.
[50]王玥.基于电子公文的电子资料交换研究与实现[D].西北工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.