吴孔逸,侯伟真,史正,许华,温亚南

(1自然资源部信息中心,北京 100812;2中国科学院空天信息创新研究院,国家环境保护卫星遥感重点实验室,北京 100101)

0 引言

气溶胶是大气中重要的组成部分,对全球辐射平衡、气候变化和人类健康等起着直接或间接的作用[1-6]。气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)是描述气溶胶光学特性的重要参数,也是地基和卫星遥感需要反演的首要光学参数。地基观测可以获得某一位置高时间分辨率的气溶胶特性,却无法对较大的范围进行监测[7,8]。相比于地基观测,星载监测气溶胶具有范围广、成本低、不受地理条件约束等特点[9,10]。针对气溶胶卫星遥感反演,由于要用少量观测来估计复杂的地气系统,本质上属于一个“病态”(Ill-posed)反演问题[11],而对应地表反射率的准确估计和地气解耦是其中的关键[12]。

搭载在美国EOS(Earth observation system)系列卫星上的中分辨率成像光谱仪(Moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)是国际上具有代表性的单角度多光谱传感器,其气溶胶反演方法主要包括基于地表反射率波段传递的暗目标(Dark target,DT)算法[13-15]和基于全球地表反射率库的深蓝(Deep blue,DB)算法[16,17]。搭载在风云三号(FY-3)卫星上的中分辨率光谱成像仪(Medium-resolution spectral imager,MERSI),是我国发展的与MODIS类似的传感器;杨磊库等[18]通过借鉴MODIS的DT算法思想,针对升级版的MERSI-II传感器,进一步构建了全球适用的陆地气溶胶反演算法。

随着新型传感器的不断发展,卫星遥感对地观测模式也从最初比较典型的单角度观测,发展到现在流行的双角度和多角度观测。对于城市、沙漠等亮地表情况,气溶胶的标量贡献相对于地表反射贡献一般要小很多,属于弱信息,如果缺少地表先验知识很难进行有效的地气解耦。……