从NOAA卫星AVHRR资料反演中国区域地表反照率

生成 地 表 反 照率 产 品［ ８ ］ ， 而 迄今 为 至 国内没 有 气象
卫 星的地 表反 照率 产 品 ， 对 于 卫 星遥 感 地 表 反 照率 的研 究近 年来 多为 利用 ＭＯ ＤＩ Ｓ资 料 做 中 国局 部地 区 的短期 地 表 反 照率 计 算 ， 或 直 接 用 ＭＯＤ Ｉ Ｓ产 品 做 中 国区域 地 表反 照率 的特 征 分 析 ， 缺 少 利 用 气象 卫星 系统地 处 理长 时间序 列地 表反 照率数 据 的 先例 。本 文利 用 已有 的 ３个 ＡＶＨＲ Ｒ 地 表 反 照 率 反演模 式 和 ＮＯ ＡＡ ＡＶＨＲＲ １ Ｂ资 料 ， 计算 生成 了
第４ １卷第 ５ 期 ２ ０ １ ３ 年 １ Ｏ月
气 象
科 技
Ｖｏ１ ．４ １， Ｎｏ ．５ ０ｃ ｔ ． ２Ｏ１ ３
Ｍ ＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩ ＣＡ Ｌ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
从Ｎ Ｏ Ａ Ａ 卫星 Ａ Ｖ ＨＲ Ｒ资 料 反演 中 国 区 域 地 表 反 照率
吴 晓 郑 照军 。 杨 昌军
（ １中 国气 象局 中 国 遥 感 卫 星 辐 射 测 量 和 定 标 重 点 开 放 实 验 室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ２国 家 卫 星 气 象 中 心 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
摘 要 由 Ｎ ０ＡＡ 卫 星 ＡＶＨＲＲ短 波 通 道 １ 、 ２反 射 率 反 演 地 表 反 照 率 需 要 ３个 反 演 模 式 ， 分 别 是 窄 一 宽 波 段 反 射
表 反照 率 是 目前 国 际 上 最 接 近 真 值 的 产 品 。此 外
２ １ 个 中 国地 面气 象 一 级 辐 射 站 的 观 测 测 值 作 对 比 ， 结 果是 ： Ｒ ＭＳ为 ０ ． ０ ５ ３ 、 相 关系数 为 ０ ． ８ ８ 。反 演 模 式 系统 误 差
以及 云 和 气 溶 胶 影 响是 卫 星 反 演 地 表 反 照 率 的 主 要 误 差 来 源 。
１ ． １ 窄一 宽 波 段 反 射 率 转 换 模 式 利 用 ＮＯＡ Ａ ＡＶＨＲ Ｒ短 波通道 １ （ ０ ． ６ ３“ ｍ） 、 ２
个 短波 通道 ， 反演 模 式精 度较 ＡＶＨＲ Ｒ 有 大 幅度 的
提高 ， 并 且 由于完 善 的云 检 测 技术 ， 使 得 ＭＯＤ Ｉ Ｓ地
率转换模式 、 大 气 顶 双 向反 射 模 式 、 大 气 订 正模 式 。基 于 模 式 和 国家 卫 星 气 象 中 心接 收 处 理 的 Ｎ ＯＡＡ 一 １ ８ Ａ ＶＨＲ Ｒ １ Ｂ数 据 ， 处理了 ２ ０ ０ ６年 １ 月至 ２ ０ １ ０年 １ ２月 的 中 国 区域 地 表 反 照率 ， 由于 云 的影 响 ， １ ５ 天 合 成 技 术 用 来 形 成 周 期 为 １ ５天 的地 表 反 照 率 数 据 文 件 。２ ０ ０ ６年 、 ２ ０ ｔ ０年 ２年 的 处 理 结 果 与 ＭＯ Ｄ Ｉ Ｓ同类 产 品对 比， Ｒ ＭＳ为 ０ ． ０ ２ ８ ～ ０ ． ０ ７ ４ 、 相关系数为 ０ ． ７ ６ ～０ ． ９ ３ ， 误 差 较 大 出现 在 冬 季 ， 原 因是 两 者 １ ５天 合 成 方 法 不 同 ； ５年 的 日平 均 地 表 反 照 率 与
２ ０ ０ ６ ２ ０ １ ０ 年 地 理 区域 在 １ Ｏ 。 ～６ Ｏ 。 Ｎ、 ６ ５ 。 ～１ ４ ５ 。 Ｅ、
８ ０年 代 国际 上 开始 利 用 气 象 卫 星 遥 测数 据 研 究 地
表反 照率 ， 围绕 如何 从 卫 星 有 限的 通 道 观测 计 算 宽 波段 地表 反 照 率 科 学 家 做 了 大 量 理 论 和 经 验 的探 索＿ １ ］ ， 通 过采 用短 波 辐 射 传输 模 拟 、 不 同卫 星 仪 器 观测 资料 的 匹配 、 统 计 回归 等 方 法 形 成 了针 对 不 同 卫星 的反 演模式 ， 利 用模 式 ， Ｃ ｓ ｉ ｓ ｚ ａ ｒ等 于 １ ９ ９ ９年 用 ＮＯＡＡ ＡＶＨＲＲ 资料 研 究 了全 球 地 表 反 照 率 ， 并 在论 文 中将反 演 算 法 总结 为 ３步 ， 即： 窄一 宽 波 段 转换 以计算 大气 顶 宽 波 段 反射 率 、 双 向反 射 模 式 以 计 算 大气 顶 反 照 率 、 大 气 订 正 以计 算 地 表 反 照 率 。 这一方 法 的特点 是 简便 ， 但 模 式 的系统 误差 较大 ， 产
关 键 词 地 表 反 照 率 卫 星 反 演模 式
引 言
ＮＡＳ Ａ还 处 理 ＴＲＭＭ 卫 星 Ｃ Ｅ Ｒ Ｅ Ｓ仪 器 的 ３ ０ ｋ ｍ 分辨 率地 表反 照率 产 品 ， 欧洲 ＭＥ Ｔ 阳辐射 通量 被地 表反 射 的部分 ， 它是 地 面能量 平衡 的要 素之 一 ， 也是 气候 模式 、 数值 天气 预报 模式 的重 要输 入 参 量 。２ Ｏ世纪
据生成 的反 演模 式 、 卫 星资 料 和计算 方法 、 处理 结果
的质量 验证 与分 析 。
１ 反 演 模 式
２月 业 务 处 理 ＭＯ ＤＩ Ｓ仪 器 的 全 球 ０ ． ０ ５ 。 ×０ ． ０ ５ 。
（ 经／ 纬） 分 辨 率 地 表反 照率 产 品 ， 由 于 Ｍ ＯＤ Ｉ Ｓ有 ７
品相对 精度 在 １ ０ ～１ ５ 。美 国 ＮＡＳ Ａ于 ２ ０ ０ ０年
数据分 辨率 为 ０ ． ０ １ 。 ×０ ． ０ １ 。 、 周 期为 １ ５天 的卫 星观 测时刻 地 表反 照率数 据集 ， 并做 日平 均计算 、 进 一步
形 成 了 月 平 均 数 据 集 。 以 下 介 绍 用 于 地 表 反 照 率 数