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GOSAT卫星观测反演大气CO2浓度精度已经提高到了1—2 ppm,而卫星数据能否准确地揭示全球和区域大气CO2浓度变化特征还缺乏充分的评价与分析。本文针对已经连续运行观测3年的GOSAT卫星,收集了来自美国NASA-OCO团队(ACOS)和日本环境研究所GOSAT团队(NIES)基于各自算法反演的两套大气CO2柱浓度数据,描述并分析了全球大气CO2时空变化特征。分析结果表明,从XCO2反演的绝对值结果来看ACOS总体上比NIES的高出约2 ppm左右,但从时空的相对变化上它们揭示了相近的大气CO2浓度时空变化特征。两套数据显示出全球平均大气CO2浓度在2010年—2012年的3年期间年增量分别为1.8 ppm和2.0 ppm;季节变化幅度,北半球最大4—6 ppm,南半球最大约2 ppm,这与地面观测结果基本一致。进一步将EDGAR 4.2人为排放总量格网化数据与GOSAT卫星观测反演的CO2浓度进行相关统计分析,结果指出两套数据对人为排放量有着微弱的响应。本文结果指出目前GOSAT卫星观测反演的XCO2可以检测出全球和区域大气CO2浓度的年变化、季节变化和区域空间变化的特征;GOSAT卫星10.5 km空间分辨率的观测虽难于检测出点源的浓度变化,但从区域上对人为排放的累积效应的监测显示了一定的应用潜力。 相似文献
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短波红外通道卫星CO2遥感是近年国际研究热点。首先,开展了卫星观测对气溶胶及大气温度的敏感性研究;其次,针对基于最优化理论的非线性迭代反演方法反演过程中的不收敛问题,提出了修正的阻尼牛顿方法(MDNM),并利用模拟数据评估了MDNM方法的有效性;最后,利用GOSAT卫星数据反演CO2的垂直混合比浓度,并与地基TCCON站点数进行比对。研究结果表明:短波近红外CO2卫星遥感受气溶胶散射及温度影响明显;通过地基比对初步验证了MDNM具有良好的精度,两者的相关性R2达到了0.729。 相似文献
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太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法 总被引：3，自引：0，他引：3
利用卫星遥感探测区域和全球尺度太阳诱导叶绿素荧光SIF(Solar-Inducedchlorophyll Fluorescence)近年来成为研究热点。由于地球大气吸收和散射的影响,卫星尺度的SIF反演问题较为复杂,科学界对该问题一直存在争议,不同科学团队提出了众多方法。本文介绍了大气层顶SIF反演的机理、难点及思路,总结了近10年来最新发展的大气层顶SIF反演算法,并将这些算法归纳为3类:基于辐射传输方程的算法、简化的物理模型算法和数据驱动算法,分析讨论了各算法的特点及适用性;以应用最广泛的数据驱动算法为例,基于GOME-2数据详细介绍了算法的中间环节及注意事项;最后回顾了卫星遥感反演SIF的发展历程,汇总了目前及未来具有荧光探测能力的星载传感器,并依据数据源的特点相应地给出了适用的SIF反演算法,为今后基于航空和卫星高光谱数据的SIF反演提供了依据。 相似文献
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卫星遥感器中的CO21.6μm弱吸收带通道测量信号可以反映CO2的近地层浓度分布,是温室气体卫星反演的重要通道之一。HITRAN数据库是建立卫星遥感CO2浓度算法依赖的重要分子光谱参数数据库,目前已经更新到了2012版,不同版本中大气分子谱线参数存在差异。本文利用逐线积分模式LBLRTM,研究了最近3个版本HITRAN数据库(04、08、12版)在CO2的弱吸收带通道上大气光学厚度、透过率的差异,发现04版计算的气体光学厚度普遍偏高,可对CO2造成约38 ppm的低估;08版本得到的气体光学厚度与12版本接近,反演相差2 ppm以内。在此基础上,分析了不同HITRAN数据库对整层CO2变化和近地层CO2变化的敏感性,结果表明:04版对整层和近地面大气的变化敏感性最强,并且放大了近地层信号;08版与12版对整层或近地层CO2的敏感度接近,两者经过卷积后得到的信号无差异。 相似文献
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大气温室气体监测仪GMI（Greenhouse gases Monitor Instrument）是高分五号（GF-5）卫星载荷之一，主要用于全球温室气体含量监测和碳循环研究。高精度反演是卫星大气CO2遥感的基本需求。地表反射率影响卫星遥感辐射量及辐射传输过程中的地气耦合过程，严重制约着CO2的反演精度，针对GMI开发高精度的大气CO2反演算法，地表反射是一个需要重点考虑的因素。城市是CO2重要的发射源，且城市下垫面存在明显的二向反射特性，加上城市大气条件不良，复杂的地气耦合效应存在这都考验反演算法的准确性和鲁棒性。本文针对北京城市地区，利用2011年—2016年共5年的MODIS（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer）地表二向反射分布函数BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）数据，构建了适合利用单次观测数据反演的BRDF模型，并提出一种同时反演地表BRDF参数和大气CO2含量的算法。结果表明在550 nm波长处气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）小于0.4时，大部分GMI模拟数据的反演误差控制在0.5%（~2 ppm）内。利用GOSAT （Greenhouse gases Observing SATellite）实测数据的反演结果与修正后的日本国立环境研究所NIES（National Institute for Environmental Studies）反演结果进行对比，其平均误差为1.25 ppm，相关性达到0.85。本算法满足GMI数据在北京城市区域高精度CO2反演的需求，并使得反演高值气溶胶区域数据成为可能，增加了GMI观测数据的利用率。 相似文献
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以福建省平和县琯溪蜜柚为研究对象，利用星载Hyperion高光谱遥感数据对蜜柚叶片进行氮浓度估测。在分析Hyperion数据特征的基础上进行大气校正、几何纠正等预处理，从而得到图像反射率；结合地面光谱测量和蜜柚叶片采样分析，通过逐步回归分析法研究叶片氮浓度与高光谱图像反射率及其衍生量的关系，最终建立其遥感定量监测模型。结果表明，图像反射率的对数变换更有利于氮浓度的定量反演，入选的波段是983 nm、1 245 nm、1 316 nm和1 457 nm，其中1 245 nm波段对氮浓度影响最大，1 457 nm波段最小。利用该模型对氮浓度进行估算的值域与地面调查结果一致，说明利用高光谱进行氮浓度定量反演具有一定的可行性。 相似文献
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机载高分辨率遥感是高分对地观测的重要部分,其中高分辨率高光谱热红外数据的光谱发射率可以用于矿物识别,是对可见光遥感地物识别的有效补充。机载高光谱热红外传感器TASI（Thermal Airborne Hyperspectral Imager）在8—11.5 μm范围内设置了32个波段,在国内外常被用于地表热辐射信息、矿产资源探测等领域。本文利用2018-10在新疆富蕴县研究区的TASI航空飞行数据,首先基于再分析大气廓线NCEP数据与MODTRAN实现了TASI高光谱热红外数据的大气校正,并在基础上发展了温度与发射率分离方法TES（Temperature and Emissivity Separation method）反演研究区地表温度与发射率,采用多波段热辐射计CE312测量的地面发射率对反演结果进行了有效验证,结果表明波长大于9.6 μm的波段的发射率误差约为0.01。最后,结合反演的TASI发射率光谱曲线,采用光谱角度匹配方法提取了研究区高岭石的空间分布。研究工作涉及的相关算法与应用成果可为星载高分辨率热红外载荷数据的应用提供了相关参考。 相似文献
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基于卫星数据的热红外图像模拟可以为热红外大气校正、地表温度和发射率反演和前期验证提供数据支撑,同时也可以为热红外传感器的波段设置和优化提供参考。热红外图像模拟是进行热红外定量遥感研究的有效手段。本研究利用Terra星上搭载的ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）遥感数据所反演得到的地表温度和发射率产品,基于高光谱辐射传输模型,模拟8—14 μm（714—1250 cm-1）,波谱分辨率为0.25 cm-1的星上TOA（Top of Atmosphere）高光谱热红外成像模拟数据。在此基础上,结合高光谱热红外图像数据的特点,实现了温度和发射率分离算法,以及对比了不同的基于图像的大气校正算法。结果显示,本文提出的热红外图像模拟方法可行,能够为评价不同的大气校正、温度和发射率分离算法提供有效的数据支撑。 相似文献
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杭州湾HJ CCD影像悬浮泥沙遥感定量反演 总被引：6，自引：0，他引：6
利用环境小卫星CCD(HJ CCD)影像对杭州湾悬浮泥沙浓度(SSC)进行了反演研究。通过对杭州湾水体遥感反射率(Rrs)与SSC进行相关性分析发现,在690nm和830nm左右出现显著的反射峰,分别位于HJ CCD影像的第3和第4波段范围内;大于700nm波长处的Rrs与SSC相关性较好。基于实测Rrs和SSC之间的相关关系,利用第4和第3波段比值作为遥感因子建立SSC反演模型,模型决定系数达到0.90。借鉴近红外-短波红外(NIR-SWIR)结合的大气校正方法反演出的准同步MODIS气溶胶数据,实现了HJ CCD影像的大气校正,第3、第4波段的大气校正结果相对误差分别为5.54%和6.97%。结果显示,HJ CCD影像反演的SSC相对误差为7.12%;杭州湾悬浮泥沙浓度要显著高于长江口,且内部差异明显。研究表明,通过适当的大气校正方法和反演算法,HJ CCD影像可用于杭州湾悬浮泥沙浓度的估计。 相似文献
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Prasun K. Gangopadhyay Freek van der Meer Paul van Dijk 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2009
Over the time-scale, earth's atmospheric CO2 concentration has varied and that is mostly determined by balance among the geochemical processes including burial of organic carbon in sediments, silicate rock weathering and volcanic activity. The best recorded atmospheric CO2 variability is derived from Vostok ice core that records last four glacial/interglacial cycles. The present CO2 concentration of earth's atmosphere has exceeded far that it was predicted from the ice core data. Other than rapid industrialization and urbanization since last century, geo-natural hazards such as volcanic activity, leakage from hydrocarbon reservoirs and spontaneous combustion of coal contribute a considerable amount of CO2 to the atmosphere. Spontaneous combustion of coal is common occurrence in most coal producing countries and sometimes it could be in an enormous scale. Remote sensing has already proved to be a significant tool in coalfire identification and monitoring studies. However, coalfire related CO2 quantification from remote sensing data has not endeavoured yet by scientific communities because of low spectral resolution of commercially available remote sensing data and relatively sparse CO2 plume than other geological hazards like volcanic activity. The present research has attempted two methods to identify the CO2 flux emitted from coalfires in a coalmining region in north China. Firstly, a band rationing method was used for column atmospheric retrieval of CO2 and secondly atmospheric models were simulated in fast atmospheric signature code (FASCOD) to understand the local radiation transport and then the model was implemented with the inputs from hyperspectral remote sensing data. It was observed that retrieval of columnar abundance of CO2 with the band rationing method is faster as less simulation required in FASCOD. Alternatively, the inversion model could retrieve CO2 concentration from a (certain) source because it excludes the uncertainties in the higher altitude. 相似文献
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高光谱热红外遥感：现状与展望 总被引：1，自引：0，他引：1
高光谱热红外数据中蕴含着丰富的长波光谱信息,可以更精细的揭示地气耦合过程导致的辐射变化,反映热红外谱段特有的地物诊断特征,同时高光谱特性也可以为热红外关键特征参数的病态反演问题提供更合理的假设和约束条件,具有重要的研究价值和应用前景。高光谱热红外遥感技术自诞生起,在吸纳多光谱热红外遥感技术的基础上迅速发展,成为热红外遥感领域的重要研究方向和突破点。然而,当前高光谱热红外遥感存在着可用数据不足,处理方法传统,反演精度有限,应用难以有效实施等问题。为进一步明晰高光谱热红外遥感的研究进展和现存挑战,本文在高光谱热红外相关文献深入分析的基础上,梳理了高光谱热红外研究的发展脉络和热点,介绍了现有国内外主要的高光谱热红外传感器,分析了高光谱大气效应校正、地表温度和发射率分离以及地气关键特征参数一体化反演的现状和问题,总结了相关典型行业应用,展望了高光谱热红外的发展方向,以期为未来高光谱热红外研究工作的开展提供借鉴和帮助。 相似文献
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H.E. Reader 《地理信息系统科学与遥感》2014,51(2):199-211
Estuaries are photochemically dynamic environments with high carbon loads and relatively small areas. The small area poses problems for large-scale satellite-based remote sensing calculations, where the resolution is too coarse to distinguish land from water. Airborne remote sensing instruments have the potential to reveal the dynamics of these areas with fine-scale resolution. In June 2006, hyperspectral remote sensing imagery, using an AISA Eagle instrument, was collected over the tidal Duplin River, Georgia, USA. A dark-water updated version of the SeaUV algorithm was applied to the AISA remote sensing image to determine diffuse attenuation constants in the ultraviolet and calculate surface photochemical production rates of two inorganic products – carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2). For an average day in June at the study site, the modeled photoproduction rates for CO2 and CO averaged ~7 × 10?1 nmol C/day/cm3 and ~3.5 × 10?2 nmol C/day/cm3, respectively. 相似文献
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Background
Fires emit significant amounts of CO2 to the atmosphere. These emissions, however, are highly variable in both space and time. Additionally, CO2 emissions estimates from fires are very uncertain. The combination of high spatial and temporal variability and substantial uncertainty associated with fire CO2 emissions can be problematic to efforts to develop remote sensing, monitoring, and inverse modeling techniques to quantify carbon fluxes at the continental scale. Policy and carbon management decisions based on atmospheric sampling/modeling techniques must account for the impact of fire CO2 emissions; a task that may prove very difficult for the foreseeable future. This paper addresses the variability of CO2 emissions from fires across the US, how these emissions compare to anthropogenic emissions of CO2 and Net Primary Productivity, and the potential implications for monitoring programs and policy development. 相似文献15.
Satellite-based atmospheric CO2 observations have provided a great opportunity to improve our understanding of the global carbon cycle. However, thermal infrared (TIR)-based satellite observations, which are useful for the investigation of vertical distribution and the transport of CO2, have not yet been studied as much as the column amount products derived from shortwave infrared data. In this study, TIR-based satellite CO2 products – from Atmospheric Infrared Sounder, Tropospheric Emission Spectrometer (TES), and Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation – and carbon tracker mole fraction data were compared with in situ Comprehensive Observation Network for Trace gases by AIrLiner (CONTRAIL) data for different locations. The TES CO2 product showed the best agreement with CONTRAIL CO2 data resulting in R2 ~ 0.87 and root-mean-square error ~0.9. The vertical distribution of CO2 derived by TES strongly depends on the geophysical characteristics of an area. Two different climate regions (i.e., southeastern Japan and southeastern Australia) were examined in terms of the vertical distribution and transport of CO2. Results show that while vertical distribution of CO2 around southeastern Japan was mainly controlled by horizontal and vertical winds, horizontal wind might be a major factor to control the CO2 transport around southeastern Australia. In addition, the vertical transport of CO2 also varies by region, which is mainly controlled by anthropogenic CO2, and horizontal and omega winds. This study improves our understanding of vertical distribution and the transport of CO2, both of which vary by region, using TIR-based satellite CO2 observations and meteorological variables. 相似文献
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Shuai Yin Xiufeng Wang Heri Santoso Hiroshi Tani Guosheng Zhong Zhongyi Sun 《International Journal of Digital Earth》2018,11(8):825-844
We used OCO-2 products and considered three factors that potentially affect CO2 concentration in Indonesia: sea surface temperature (SST), forest fires and vegetation. From 2014 to 2016, CO2 concentration in Indonesia showed a trend of increase, which is consistent with the global increase reported by the Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) Project. As an archipelago country, the results indicate that SST has a direct effect on the CO2 concentration in Indonesia. Their changing exhibits similar fluctuations; meanwhile, CO2 concentration and SST also presented positive correlation. In 2015, the number of fire hotspots suddenly increased to 140,699, because of occurrence of the worst forest fire. Due to special geographic conditions, forest fires did not induce CO2 concentration changes in Indonesia, but CO2 concentration in the corresponding islands showed a trend of increase. CO2 concentration increased in Kalimantan during the occurrence of forest fire in September–October 2014, and CO2 concentration increased in Kalimantan and Sumatra during the occurrence of forest fire in September–October 2015. Vegetation indices were stable and presented no correlation with CO2 concentration. This study demonstrated that OCO-2 is capable of monitoring CO2 concentration at a regional scale; additionally, an effective method for using OCO-2 Level 2 products is proposed. 相似文献
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对于定量热红外遥感的一些思考 总被引：42，自引：4，他引：38
作者根据在热红外遥感工作中的长期实践经验,介绍了热红外遥感的现状,特别指出了定量反演地表温度的难点---地物比辐射率的测定和区域范围内的比辐射率估算。文中提出了定量热红外遥感研究中常见的一些问题。最后,讨论了定量热红外遥感的未来发展趋势和目前现实工作的对策,旨在抛砖引玉,以求得热红外定量遥感的发展。 相似文献
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卫星观测不仅能反映区域宏观大气污染状况,也能从城市尺度上监测大气污染物的变化。基于以上优势,本文利用MODIS气溶胶光学厚度(AOD)和OMI对流层NO_2垂直柱浓度数据,比较2015年与2012年—2014年以及2015年3个时期(减排前、减排中、减排后)AOD和NO_2柱浓度的变化,定性分析了阅兵期间华北平原地区污染物减排效果,重点定量评估北京市联控减排措施的效果。研究发现2015年减排中华北平原重污染地区AOD和NO_2柱浓度相比于前3年同期有明显降低。定量分析北京市的减排效果得到:2015年减排中较前3年同期而言,AOD降低59%,NO_2柱浓度降低41%;较2015年减排前而言,AOD降低73%,NO_2柱浓度降低30%,去除气象条件影响后,AOD下降43%,NO_2柱浓度下降21%,说明严格的联控减排措施有效地改善了空气质量,气象条件也起到积极的作用。减排措施结束后,AOD和NO_2柱浓度比减排中分别增加159%和71%。研究结果表明,卫星遥感与地基监测评估效果相当,能反映北京地面污染物排放能力;它既能观测区域尺度大气污染变化,又可评估城市尺度大气污染减排。随着卫星技术水平的提高,期望未来卫星遥感可作为一种独立手段来定量评估区域及城市尺度空气质量减排措施的效果。 相似文献
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断裂活动及孕震过程遥感热异常分析是对地观测及遥感应用的重要主题。本文从遥感数据应用、异常分析方法、异常认知理解3个方面系统回顾了近30年来该主题的研究概况与主要进展。具体包括:(1)关于遥感数据应用的红外亮温、微波亮温与长波辐射、对地观测同化数据及多源数据综合的4个方面;(2)关于地震遥感异常分析的目视解译定性分析、图像处理定量分析以及多参数时空关联分析的3个发展阶段;(3)关于地震遥感异常认知理解的地球放气、应力致热、地壳岩石电池转换、氡衰变潜热释放与多圈层耦合效应等理论学说。展望未来,提出了面向典型断裂活动区的遥感监测分析与异常识别、基于地球系统地震响应的遥感异常理解分析、空天地立体观测数据的时空关联分析等3个方面的攻关重点。 相似文献