气溶胶光学厚度的反演方法及系统与流程

技术特征：

1.一种气溶胶光学厚度的反演方法，包括：

S1：建立气溶胶反演查找表以及获取地表反射率；

S2：基于高分一号卫星WFV数据，代入步骤S1中获取的地表反射率，并通过查找和插值步骤S12中建立的所述气溶胶反演查找表的大气参数，获得气溶胶光学厚度；

其中，所述建立气溶胶反演查找表的过程包括：

S11：基于GEOS-Chem大气化学模式数据计算四种类型气溶胶组分的体积比，所述四种类型气溶胶分别为沙尘型、水溶型、烟尘型和海盐型；

S12：将步骤S11的计算结果作为输入参数，利用6SV1辐射传输方程构建气溶胶反演查找表；

所述获取地表反射率的过程包括：

基于国外卫星MODIS的地表二向反射率产品，计算所述地表反射率。

2.如权利要求1所述的气溶胶光学厚度的反演方法，其中，步骤S11进一步包括：

S111：根据GEOS-Chem大气化学模式数据估算硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶、沙尘气溶胶、黑碳气溶胶、有机碳气溶胶和海盐气溶胶的体积比；

S112：将硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶、沙尘气溶胶、黑碳气溶胶、有机碳气溶胶和海盐气溶胶按照组份划分为沙尘型、水溶型、烟尘型和海盐型，并通过如下公式计算每种类型气溶胶组份的体积比：

[Dust-like]＝[DST₁]+[DST₂]+[DST₃] (1)

[Water-Soluble]＝[SO₄]+[NH₄]+[NO₃] (2)

[Soot]＝[BC]+[OC] (3)

[Oceanic]＝[NaCl] (4)

其中，[Dust-like]表示沙尘型气溶胶的体积比；

[DST₁]、[DST₂]、[DST₃]分别表示GEOS-Chem大气化学模式数据输出的三种不同粒径的沙尘气溶胶的体积比；

[Water-Soluble]表示水溶型气溶胶的体积比；

[SO₄]、[NH₄]、[NO₃]分别表示GEOS-Chem大气化学模式数据输出的硫酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的体积比；

[Soot]表示烟尘型气溶胶的体积比；

[BC]、[OC]分别表示GEOS-Chem大气化学模式数据输出的黑碳气溶胶和有机碳气溶胶的体积比；

[Oceanic]表示海洋型气溶胶的体积比；

[NaCl]表示GEOS-Chem大气化学模式数据输出的氯化钠气溶胶的体积比。

3.如权利要求2所述的气溶胶光学厚度的反演方法，其中，步骤S12进一步包括：

S121：设定6SV1辐射传输方程的输入参数，所述输入参数包括：9个太阳天顶角、12个观测天顶角、16个相对方位角、气溶胶模式，以及将550nm处的气溶胶光学厚度设定为10个等级、将气溶胶反演查找表计算的波段设置为高分一号卫星WFV传感器的波段响应函数；其中，所述气溶胶模式根据步骤S11中的四种类型气溶胶的组份确定；

S122：调用所述6SV1辐射传输方程，计算大气参数并存储在二进制文件中生成气溶胶反演查找表，所述大气参数包括：大气整层透过率、大气程辐射、大气向下的半球反射率。

4.如权利要求1所述的气溶胶光学厚度的反演方法，其中，通过如下公式计算地表反射率：

其中，r为地表反射率，k_vol为体散射的核，k_geo为几何光学核，θ_S为光线入射角，θ_v为观测角，为观测与太阳间的相对方位角，f_iso、f_geo、f_vol存储在国外卫星MODIS的地表二向反射率产品中，分别表示各向同性散射、几何光学散射、体散射的权重。

5.如权利要求1所述的气溶胶光学厚度的反演方法，在步骤S2中，

通过如下公式反演气溶胶光学厚度：

${\mathrm{\ρ}}_{TOA}({\mathrm{\θ}}_s,{\mathrm{\θ}}_v,\mathrm{\φ},\mathrm{\τ})={\mathrm{\ρ}}_o({\mathrm{\θ}}_s,{\mathrm{\θ}}_v,\mathrm{\φ},\mathrm{\τ})+\frac{T({\mathrm{\θ}}_s,{\mathrm{\θ}}_v,\mathrm{\τ})r}{\[1-rS\left(\mathrm{\τ}\right)\]}$

其中，τ为气溶胶光学厚度，θ为天顶角，下标s表示太阳，v表示观测，φ为相对方位角，r为地表反射率，ρ₀为大气程辐射的等效反射率，S为大气向下的半球反射率，T为大气整层透过率，ρ_TOA为卫星观测到的表观反射率。

6.如权利要求1-5中任一项所述的气溶胶光学厚度的反演方法，其中，GEOS-Chem大气化学模式数据为GEOS-Chem全球大气化学模式的模拟结果。

7.一种气溶胶光学厚度的反演系统，包括：气溶胶反演查找表创建单元、地表反射率计算单元和气溶胶光学厚度反演单元；其中，

所述气溶胶反演查找表创建单元，用于建立气溶胶反演查找表；其中，所述气溶胶反演查找表创建单元包括：

气溶胶组分体积比计算模块，用于基于GEOS-Chem大气化学模式数据计算四种类型气溶胶组分的体积比，所述四种类型气溶胶分别为沙尘型、水溶型、烟尘型和海盐型；

气溶胶反演查找表构建模块，用于将所述气溶胶组分计算模块的计算结果作为输入参数，利用6SV1辐射传输方程构建气溶胶反演查找表；

所述地表反射率计算单元，用于基于国外卫星MODIS的地表二向反射率产品，计算地表反射率；

所述气溶胶光学厚度反演单元，用于基于高分一号卫星WFV数据，代入所述地表反射率计算单元计算出的地表反射率，并通过查找和插值所述气溶胶反演查找表构建模块构建的气溶胶反演查找表的大气参数，获得气溶胶光学厚度。