基于719nm水汽吸收波段的日光诱导叶绿素荧光反演研究

摘要：

日光诱导叶绿素荧光(SIF)是一种植物光合作用直接探测新方法.目前O2-A和O2-B吸收线波段的叶绿素荧光填充效应被广泛应用于探测近红外(760 nm)和红光波段(687 nm)的植被冠层SIF信号.SIF光谱范围为650～800 nm,虽然水吸收波段(719 nm)介于叶绿素荧光发射峰值690 nm和740 nm之间,且具备较强的光谱吸收特征,但该水汽吸收光谱特征尚未应用于冠层SIF探测,因此,基于模型模拟和野外实验观测数据,使用夫琅禾费暗线SIF反演法,评价了基于719 nm波段水吸收波段的SIF反演潜力,其中野外光谱数据采用ASD FieldSpec Pro便携式地物光谱仪(3 nm分辨率)测量.首先,利用FLD、3FLD、iFLD等3种经典的SIF反演方法,检验和对比分析了719水汽吸收波段的SIF反演性能,结果表明使用水吸收线比使用O2-B吸收线表现更优,反演RMSE为0.154 W/m2/μm/sr.其次,定量计算了水汽和氧气吸收波段SIF反演的敏感度和不确定性,结果表明,719水汽吸收波段与O2-B吸收线相比,其吸收线内外的反射率和荧光比值估算误差对SIF反演误差的贡献更小,但是显大于比02-A波段.最后,利用野外多角度和日变化观测实验数据,检验和分析了三个大气吸收波段的SIF反演结果,发现719 nm水吸收波段的冠层SIF与O2-A和O2-B氧气吸收波段具有相似的角度变化和日变化特征,表现为后视和热点方向的SIF高、前视和暗点方向的SIF低,以及中午SIF高、早晚SIF低.研究表明利用719 nm波段的水汽吸收波段的光谱信息,可以准确反演近地面冠层SIF信号,研究结果为近地面冠层SIF观测提供了一个新的波段.

关键词：日光诱导叶绿素荧光(SIF)、夫琅和费暗线、高光谱、FluorMOD模型、大气水汽吸收、大气氧气吸收

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分类号：TP79(遥感技术)

资助基金：国家自然科学基金项目41571412、41601467;国家重点研发项目2017YFA0603001

在线出版日期：2019-07-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：500-510