【摘 要】
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地基红外高光谱辐射计可以提供高光谱、高时间分辨率的下行红外辐射数据，包含丰富的边界层气象要素信息。利用地基红外高光谱数据遥感边界层信息，可以弥补传统探空手段探测时间分辨率低和卫星遥感精度受地面影响大的不足，得到高时间分辨率、高精度的边界层要素，满足数值天气预报、大气污染研究等对其越来越高的需求。本文采用2010年~2013年Atmospheric Radiation Measurement(ARM)计划中美国南部大平原(Southern Great Plains，SGP)站点的地基红外高光谱辐射计Atmo
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地基红外高光谱辐射计可以提供高光谱、高时间分辨率的下行红外辐射数据，包含丰富的边界层气象要素信息。利用地基红外高光谱数据遥感边界层信息，可以弥补传统探空手段探测时间分辨率低和卫星遥感精度受地面影响大的不足，得到高时间分辨率、高精度的边界层要素，满足数值天气预报、大气污染研究等对其越来越高的需求。本文采用2010年~2013年Atmospheric Radiation Measurement(ARM)计划中美国南部大平原(Southern Great Plains，SGP)站点的地基红外高光谱辐射计Atmospheric Emitted Radiance Interferometer(AERI)提供的辐射数据，开展了边界层温湿廓线和边界层高度反演技术研究：首先基于AERI大量实测数据对比，结合AERI观测波段的大气气体吸收线的考虑，提取了AERI有云情况、无云情况和异常观测情况的特征参数，剔除了AERI异常观测数据，建立了基于支持向量机的云检测方法，并结合激光云高仪、全天空成像仪和正向模型模拟数据对云检测模型进行了评估。进一步考虑红外高光谱辐射计的测量原理，建立了基于Atmospheric Radiation Transfer Simulator(ARTS)的红外高光谱辐射模拟正向模型，并综合考虑模型模拟准确性和计算效率，确定了AERI数据模拟的截断窗口和最佳模拟分辨率。基于已建立的正向模型，利用LM(Levenberg-Marquardt)最优化算法反演了ARM SGP站点2011~2013年晴空条件下的边界层温湿廓线，并与探空廓线和AERIprof反演结果进行了比较，结果表明本文方法得到的结果远优于AERI-prof结果。最后提出了利用地基红外高光谱辐射计的水汽和温度敏感通道数据直接回归计算边界层高度的新方法，并在此基础上分析了SGP站点2011~2013年不同条件下的边界层高度特征。
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