论文部分内容阅读
本文主要进行了星载天底观测的SO2柱浓度的遥感反演方法研究。利用卫星观测一级天顶辐射值，选择紫外区域合适的波段，依据DOAS和BRD算法原理，对大气中SO2斜柱总量进行了反演。利用辐射传输软件SCIATRAN计算大气质量因子，获得了反演垂直柱总量，并将反演结果与卫星二级产品进行了比较分析。利用MAX-DOAS地基观测对OMISO2柱总量进行了验证比较。对影响SO2反演的误差来源进行系统分析，针对行异常情况提出了两种有效的校正方法，分别适用于北半球行异常和全轨行异常两种情况。对不同卫星传感器及不同遥感反演算法获得的SO2柱总量进行了比较分析。最后结合多尺度空气质量模式系统RAMS-CMAQ获取卫星观测近地表SO2浓度，并利用地基观测API指数对其进行验证。具体包括如下几个方面:
(1)介绍了三种主流的SO2紫外遥感反演算法（DOAS、BRD和LF算法）的反演原理，对遥感反演算法中存在的低估问题进行了阐释，对影响SO2反演的温度和O3因子进行了敏感性分析。
(2)SO2大气质量因子(AMF)的计算。大气质量因子的目的是将反演得到的目标气体倾斜路径柱总量转化为垂直路径柱总量。因此，它描述的是倾斜路径和垂直路径消光的相对变化关系。本文我们利用前向辐射传输模型SCIATRAN获取SO2AMF，并对影响SO2AMF计算的因子进行了敏感性分析，对本文计算方法的局限性进行了讨论。
(3)行异常影响情况下OMISO2反演误差校正。自2007年6月，OMI观测辐射受到行异常影响，导致最后SO2反演出现较大的误差。如何最大限度避免和降低测量误差对反演结果的影响是SO2痕量气体反演的关键。本文我们对影响SO2反演的误差来源进行系统分析，针对行异常情况提出了两种有效的校正方法，分别适用于北半球行异常和全球沿轨行异常两种情况。
(4)SO2柱总量遥感反演算法应用、比对与验证。目前DOAS、LF和BRD三种紫外遥感反演算法被广泛应用于大气中SO2浓度的监测。我们依据这些SO2遥感反演算法的理论，反演得到了大气SO2柱浓度，并将结果与卫星SO2产品进行比较分析。利用地基MAX-DOAS观测数据对卫星反演结果进行了验证。最后对反演算法的低估、温度和O3对SO2柱总量反演的影响进行了分析。
(5)多种卫星载荷及不同遥感算法反演SO2柱总量比较分析。多种高光谱传感器（SCIAMACHY、GOME-2、OMI等）和遥感反演算法(DOAS、LF和BRD算法)被广泛应用于大气SO2浓度卫星遥感监测。为提高对卫星遥感SO2反演的认识，我们利用SCIAMACHY、OMI和GOME-2紫外卫星传感器，以留尼汪岛火山2007年4月喷发事件和中国SO2高排放地区为研究对象，评估不同卫星传感器及不同遥感反演算法对大气中SO2监测敏感性差异。
(6)卫星观测近地表SO2浓度的获取。本文我们借助于多尺度空气质量模式系统RAMS-CMAQ模式模拟的中国地区SO2垂直廓线获取卫星观测近地表SO2浓度，并利用地基观测API指数对其进行验证。