大气参数反演之气溶胶反演

埃根核 大粒子 巨粒子
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气溶胶来源
气溶胶按其来源可分为一次气溶胶（以微粒 形式直接从发生源进入大气）和二次气溶胶 （在大气中由一次污染物转化而生成）两种。 它们可以来自被风扬起的细灰和微尘、海水 溅沫蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以 及森林燃烧的烟尘等天然源 也可以来自化石和非化石燃料的燃烧、交通 运输以及各种工业排放的烟尘等人为源
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陆地气溶胶光学厚度反演原理
当假设陆地表面为均匀的朗伯体表面时，卫星传感器所测量的大气 顶层的表观反射率可以表示为：
toa ( S , V , ) a ( S , V , ) s ( S , V , )
1 s ( S , V , ) S T ( S )T ( V )

包括：气溶胶的光学厚度 、粒子尺度谱分布、 折射率（实数 虚部）、 消光系数垂直分布、 单次散射反照率、散射相函数 后两者可在前四个参数基础上推导而出。
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气溶胶光学厚度反演原理与方法
在不考虑地－气系统之间的多次反射作用以及交叉辐射 作用的情况下，卫星传感器所获得的总辐射亮度主要是由地 表对太阳直射辐射的反射以及大气气溶胶和其他大气成分对 太阳短波辐射的后向散射所组成。因此，要从卫星数据反演 出大气气溶胶信息，就必须精确的从卫星传感器所获的总辐 射亮度中去除地表信息以及其他大气成分的贡献。
气溶胶光学厚度反演的详细流程
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气溶胶反演
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基本性质
Aerosol 粒子半径0.001 m -100 m 气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。 作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸 收 体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的 重要组成部分。 分类

r 0 .1 m 0 .1 m r 1 .0 m 1 .0 m r 1 0 0 m
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
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பைடு நூலகம்
陆地气溶胶光学厚度反演方法
在大气中6S模型主要考虑六种气体的吸收作用，它们是：氧气、二氧化碳、甲烷、 一氧化氮、水汽和臭氧，其中前四种气体含量稳定且均匀，而水汽和臭氧随着时间和 地点的变化而变化。
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可见光地表反射率的确定
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气溶胶光学厚度反演的详细流程
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人类活动造成的对流层气溶胶所产生的辐射 强迫是气候变化的一个重要贡献者。 硫酸盐气溶胶和含碳气溶胶，两类气溶胶在 气候变化研究中具有特殊的重要性。 如研究表明：以黑炭吸收为主产生的增温效 应，称为气溶胶正强迫作用；而硫酸盐气溶 胶则相反，其降温作用，称为气溶胶负强迫 作用。

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气溶胶的光学特性
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
暗像元法反演气溶胶不仅需要确定地表反射率，还需要在假定气溶胶模式、大气模 式以及相应几何关系的情况下，利用大气辐射传输模型（如6S模型）计算查找表， 最后通过输入地表反射率，相应几何参数，以及对应波段的表观反射率来查找气溶 胶光学厚度。
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气溶胶反演的难点
从上式可以看出，要从遥感图像中获取地表信息或大气信息，必须要知道两者中 的另外一种信息，然而在遥感反演中，右边的两项信息都是未知的。这就给气溶 胶的反演带来一定的难度。要想反演出大气信息，必须通过其他途径获得目标地 物的真实地表信息。然而到目前为止尚未有有效的方法来准确的估计地表信息， 这正是目前气溶胶遥感反演的一个难点也是一个热点。

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气溶胶的辐射特性及其气候环境效应

气溶胶对气候和环境的辐射效应演研究基本 上是20世纪90年代开始的,主要包含两部分内 容: 一是不同地区气溶胶对周围环境的辐射效应 研究,主要局限于局地范围和特定的气溶胶类 型 二是气溶胶气候效应的模式研究,主要从局域 和全球尺度对气溶胶的气候效应进行模拟研 究,以阐明气溶胶对气候变化的影响。
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陆地气溶胶光学厚度反演原理
T ( S )
和 T (
V
)
均可被描述为两部分之和：
/ S
/ V
T ( S ) e
T ( V ) e
t d ( S )
t d ( V )
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陆地气溶胶光学厚度反演原理
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陆地气溶胶光学厚度反演原理
toa ( S , V , ) m ( S , V , )

0 Pa ( S , V , )
4 S V T ( S , , 0 , Pa )T ( V , , 0 , Pa )
s ( S , V , )
1 s ( S , V , ) S (, , 0 , Pa )
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陆地气溶胶光学厚度反演方法
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气溶胶的辐射强迫作用包括直接辐射强迫和 间接辐射强迫作用。 气溶胶对太阳辐射的吸收和散射会改变地球 大气系统的行星反照率,从而影响到地气系统 的能量平衡; 大气气溶胶还起到云凝结核的作用;大量的气 溶胶颗粒有可能使云滴的数密度增加,云滴的 平均半径变小,这有可能使云对太阳辐射的反 射率增加或使云的维持时间加长,甚至使降水 减少。