风云三号D星MERSI-Ⅱ陆地气溶胶反演定量能力评估

风云三号卫星搭载的中分辨率光谱成像仪MERSI(MEdium-Resolution Spectral Imager)与NASA的MODIS属于同类型传感器,大多数通道设计相似,具备气溶胶反演的能力,但目前还没有精度可靠、稳定且全球适用的业务化气溶胶产品可供使用.本文借鉴MODIS暗目标DT(Dark target)算法思想,针对新发射的风云三号D星搭载的升级版MERSI-Ⅱ传感器,构建全球适用的陆地气溶胶反演算法.为测试MERSI-Ⅱ传感器气溶胶反演的定量能力,并与MODIS气溶胶产品具有可对比性,本文算法设计尽可能与DT算法在各方面处理相一致,主要在两个方面进行了改进与优化:(1)考虑到传感器波段设置差异,给出了针对MERSI-Ⅱ的地表反射率估计模型;(2)改进内陆水体判别方法,解决DT算法雾霾漏反演的缺陷.通过将单景反演结果与MODIS气溶胶产品对比,反演结果的空间分布和值域大小均具有较好的一致性,相关系数达到0.9以上;有效地实现雾霾高值区反演,而MODIS产品在该区域漏反演.通过对3个月份全球数据反演试验,利用AERONET地基站网观测数据对结果进行验证,落入期望误差EE=±(0.05+0.15τ)范围的点数达到65.14％,接近2/3的要求,相关系数达到0.866,整体具有较高的验证精度;MERSI幅宽大于MODIS,加之本文像元掩膜的改进,使得MERSI反演像元数增加更多,匹配的验证点比例较MODIS高出20％左右.进一步将月平均结果与MODIS进行对比,空间分布一致性较好,反演结果大小对比相关性较好,相关系数达到0.93左右.表明本文针对MERSI-Ⅱ气溶胶反演算法结果已接近国际同类型产品的精度要求,将为全球长时间序列气溶胶观测有提供重要补充.从而印证了 MERSI观测数据已具有较好的定量应用能力,传感器性能、定标等正在逐渐走向成熟.