大氣黒碳氣溶膠遙感技術及套用

內容簡介

《大氣黒碳氣溶膠遙感技術良殼歡婆及套用》旨在對大氣黑碳氣溶膠遙感的研究進展進行系統的介紹和總結。首先介紹大氣輻射傳輸理論，描述黑碳氣溶膠的複雜理化特徵和光學散射模型，並探討黑碳氣溶膠在大氣輻射傳輸過程中的敏感性和可標識性。在此基礎上，分別介紹基於地基遙感觀測和衛星載荷的大氣黑碳氣溶膠反演模型算法與技術。結合己兆店實際科學研究和套用需求，展示區域黑碳氣溶膠遙感套用案例，展望未來潛在的發愚蜜踏展趨勢。

圖書目錄

第1章大氣黑碳氣溶膠遙感綜述1

1.1大氣黑碳氣溶膠概述1

1.1.1黑碳氣溶膠對氣候變化的影響2

1.1.2黑碳氣溶膠對人體健康的影響2

1.2黑碳氣溶膠濃度探測研究進展概述3

1.2.1大氣黑碳氣溶膠濃度獲取方法概述3

1.2.2氣溶膠類型識別研究進展4

1.2.3基於地基嫌辨府遙感的黑碳氣溶膠濃度反演研究進展5

1.2.4基於衛星遙感的氣溶膠吸收特性反演研究進展6

第2章氣溶膠光學特性與輻射傳輸理論8

2.1大氣氣溶膠光學特性8

2.1.1氣溶膠粒子散射特性8

2.1.2氣溶膠粒子吸收特性11

2.2大氣輻射傳輸12

2.2.1大氣-地表耦合介質中的輻射傳輸方程12

2.2.2氣溶膠多角度偏振散射模擬15

2.3典型大氣輻射傳輸模型18

2.3.1LOWTRAN18

2.3.2MODTRAN18

2.3.36S/6SV19

第3章黑碳氣溶膠的微物理模型21

3.1高濃度氣溶膠模型21

3.1.1高濃度氣溶膠特徵聚類21

3.1.2高濃度氣溶膠的微觀形態模型28

3.2黑碳殼堡氣溶膠的光學及微物理特性30

3.2.1黑碳氣溶膠的微觀形態30

3.2.2黑碳氣溶膠碑估達的復折射指數31

3.3黑碳氣溶膠的微物理模型32

3.3.1有效介質模型32

3.3.2團簇模型35

3.3.3老化過程35

3.3.4吸濕增長38

第4章黑碳氣溶膠光學散射模型及理化光學參量敏感性分析39

4.1黑碳氣溶膠光學散射模型39

4.1.1Mie模型39

4.1.2T矩陣模型40

4.1.3DDA模型47

4.1.4其他模型51

4.2黑碳氣溶膠理化特性對光學特性的敏感性分析54

4.2.1黑碳氣溶膠混合模型對氣溶膠光學特性模擬的影響54

4.2.2非黑碳氣溶膠組分對氣溶膠光學特性模擬的影響55

4.2.3黑碳體積比例對氣溶膠光學特性模擬的影響56

4.3混合氣溶膠吸收特性對大氣頂層輻射敏感性分析59

4.3.1氣溶膠復折射指數對大氣頂層反射率的敏感性59

4.3.2氣溶膠粒子譜分布對大氣頂層反射率的敏感性62

4.3.3黑碳氣溶膠體積比例對大氣頂層反射率的敏感性64

第5章黑碳氣溶膠地基遙感反演技術66

5.1基於地基遙感數據的黑碳氣溶膠濃度反演算法66

5.1.1全球氣溶膠自動觀測網路AERONET簡介66

5.1.2氣溶膠化學成分反演理論基礎67

5.1.3氣溶膠化學成分最佳化疊代反演68

5.2黑碳氣溶膠濃度反演結果評價與分析70

5.2.1不同組分假設下黑碳氣溶膠濃度反演結果精度評定71

5.2.2不同氣溶膠混合模型假設下黑碳氣溶膠濃度反演結果精度評定73

5.2.3不同氣溶膠負荷條件下黑碳氣溶膠濃度反演結果精度評定74

第6章黑碳氣溶膠多角度衛星遙感技術76

6.1基於多角度衛星數據的黑碳氣溶膠濃度反演算法76

6.1.1多角度偏振感測器POLDER/PARASOL簡介77

6.1.2統計最佳化插值基本原理78

6.1.3結合先驗約束的駝槓市再統計最佳化插值計算80

6.1.4統計最佳化插值反演模型的不確定性82

6.2大氣黑碳氣溶膠濃度衛星遙感反演方案85

6.2.1預處理及雲檢測85

6.2.2黑碳氣溶膠濃度參數以及氣溶膠光學特性的**化插值解算86

6.2.3氣溶膠光學厚度及近地面黑碳氣溶膠濃度的估算87

6.3反演結果驗證87

6.3.1氣溶膠光學厚度反演驗證88

6.3.2黑碳氣溶膠濃度反演驗證90

6.4誤差來源分析95

6.4.1均勻的黑碳氣溶膠垂直分布假設對反演結果的影響95

6.4.2忽略其他弱吸收性氣溶膠對反演結果的影響96

6.4.3有效介質模型的套用對反演結果的影響98

第7章黑碳氣溶膠多光譜衛星遙感反演技術100

7.1單一角度多光譜衛星數據的黑碳氣溶膠濃度反演算法100

7.1.1氣溶膠混合模型最佳化100

7.1.2背景氣溶膠模型分析101

7.1.3算法構建103

7.2反演結果與驗證106

7.2.1氣溶膠吸收特性驗證106

7.2.2近地面黑碳氣溶膠濃度驗證106

7.2.3黑碳氣溶膠柱濃度反演與近地面黑碳氣溶膠濃度的相關性108

7.3誤差來源分析111

7.3.1反演中輸入參數的不確定性對反演結果的影響111

7.3.2反演中假設條件對反演結果的影響113

第8章黑碳氣溶膠遙感監測套用示範115

8.1地基遙感監測套用示範115

8.1.1污染天氣下北京地區黑碳氣溶膠濃度115

8.1.2污染天氣下北京地區黑碳氣溶膠光學特性的變化117

8.1.3全球典型地區站點生物質燃燒氣溶膠的類型與時間變化特徵研究118

8.2衛星遙感監測套用示範125

8.2.1中國東部黑碳氣溶膠污染監測套用示範125

8.2.2南亞生物質燃燒監測套用示範130

8.2.3森林火災監測套用示範135

8.2.4區域大氣黑碳氣溶膠時空分布特徵137

8.2.5基於長期衛星觀測的南亞生物質燃燒氣溶膠動態變化特性研究140

參考文獻153

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