温度对CrIS热红外卫星资料反演臭氧廓线的影响分析

摘要：

臭氧是地球大气中一种重要的痕量气体，在光化学反应和气候变化中都扮演着非常重要的角色。高光谱红外卫星可以观测到较高垂直分辨率的大气臭氧信息，但是由于热红外受大气温度影响较大，臭氧反演精度会有所下降。为此详细讨论和分析了温度对臭氧吸收光谱和权重函数的敏感性，以及对臭氧反演精度的影响。首先利用逐线积分辐射传输模型LBLRTM ，分别模拟计算了六种不同标准大气模式下，1K的随机温度误差对大气透过率和辐射值的影响，发现1K温度随机误差和臭氧浓度5％～6％的变化引起的辐射值变化量一致。接着利用CRTM辐射传输模型，针对搭载于美国对地观测卫星Suomi NPP（National Po-lar-orbiting Partnership）平台上的CrIS（Cross-track Infrared Sounder）红外高光谱观测数据，计算了1K的随机温度误差对大气臭氧权重函数的影响，并计算了由1K温度误差所导致的热红外高光谱资料大气臭氧廓线反演误差，结果显示CrIS对于臭氧的敏感区位于10～100 hPa之间，且1 K的温度误差和6％的臭氧浓度变化引起的权重函数变化量相当。最后以CrIS作为实验数据，在最优估计法框架下，通过特征向量统计法获取臭氧廓线的先验知识，并将大气温度廓线和大气臭氧廓线都作为未知量，进行同步迭代反演。将反演结果和配对的世界臭氧紫外数据中心WOUDC的站点数据进行比较，发现在反演中加入大气温度廓线进行同步迭代后，反演结果有显著提高，尤其在平流层与真值几乎一致，最大相对误差不超过20％，在对流层反演结果相对较差，最大相对误差不超过50％，优于欧洲中期天气预报中心ECMWF（European Center for Medi-um-range Weather Forecasting ）臭氧模式数据集ERA-Interim。

关键词：C rIS、温度廓线、臭氧廓线

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分类号：P407.6(一般理论与方法)

资助基金：国家自然科学基金重点项目41130528;中国科学院战略性先导科技专项XDA05040204;国家自然科学基金项目41501407

在线出版日期：2016-04-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：3344-3349