基于偏振和高光谱联合的气溶胶与温室气体协同仿真
摘要
本研究旨在通过卫星遥感对气溶胶和主要温室气体（CO2和CH4）进行高精度定量监测，以应对气候变化带来的挑战并支持中国实现2060年碳中和的战略目标。研究联合了多波段偏振传感器与高光谱仪同时进行观测，利用辐射传输模型和全物理反演方法，探究了不同光谱波段组合对气溶胶参数及温室气体柱体积分数反演的影响。结果表明，增加偏振传感器的短波红外波段（1610 nm和2250 nm）信息后，气溶胶光学厚度（AOD）的反演能力有较大提升，其偏差（bias）从0.078降至0.024，均方根误差（RMSE）从0.212降至0.161。在增加短波红外波段后，相对细模态气溶胶，粗模态气溶胶的变化更为明显，其中RMSE相差0.109，bias相差0.056。同时，基于偏振和高光谱协同反演的结果也呈现出较好的精度，AOD在1600 nm波段时的bias达到0.015，RMSE达到0.040，甲烷柱体积分数（XCH4）达到4.644×10-9，二氧化碳柱体积分数（XCO2）达到0.990×10-6。细模态AOD对XCO2和XCH4的误差变化百分比大部分集中在0.01附近，而粗模态AOD的误差变化百分比分布则较为均匀。另外，基于碧空一号（BK-1）卫星进行了仿真波段测试，进一步印证了偏振传感器的1610 nm波段对温室气体反演的重要性。本研究为高精度气溶胶同步温室气体反演算法的开发提供了重要的科学依据，对实现全球碳盘点和支持中国双碳目标具有重要意义。
引用本文（GB/T 7714）
李敏 Li Min, 樊程 Fan Cheng, Zhengqiang Li, 等. 基于偏振和高光谱联合的气溶胶与温室气体协同仿真[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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