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阿拉斯加AERONET站点MODIS反演气溶胶光学厚度的评估
摘要： 阿拉斯加的空气质量监测网络目前仅覆盖城市区域和国家公园的地面观测，导致该州大部分地区缺乏监测。全球范围内已成功利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）气溶胶光学厚度（AOD）估算近地面颗粒物污染浓度，该方法或可应用于阿拉斯加。本研究通过对比2000至2014年间Terra和Aqua卫星MODIS 550纳米波段AOD数据与阿拉斯加乌特恰维克（原巴罗）及邦纳扎溪两地地基气溶胶机器人网络（AERONET）太阳光度计反演的AOD值，验证了卫星数据用于估算近地面颗粒物浓度的可行性。由于MODIS数据仅能获取4至10月资料，评估时段限于该区间，同时分析了Terra与Aqua单独及合并数据。结果表明：MODIS第六版10公里分辨率的合并数据在陆地无效但在海洋有效；而单独的Terra或Aqua第六版10公里分辨率AOD产品在陆地有效，合并后则无效。此外，3公里分辨率的MODIS第六版AOD产品在陆地和海洋均有效，且在陆地表现优于10公里产品。这些发现表明，MODIS第六版AOD产品可在夏季定量应用于阿拉斯加的空气质量研究。
关键词： 阿拉斯加，气溶胶光学厚度，中分辨率成像光谱仪，气溶胶机器人网络，空气质量
更新于2025-09-23 15:21:01
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MISR研究——针对暗水区域反演的气溶胶算法改进
摘要： 我们系统探究了多角度成像光谱辐射计（MISR）研究型气溶胶反演算法中众多假设的累积效应，旨在量化海洋上空的主要不确定性来源并尽可能予以修正。采用1129组地表太阳光度计同步测量的气溶胶光学厚度（AOD）光谱数据进行验证。通过将这些数据与基线案例（类似MISR标准算法但不含"改进线性混合"近似）对比发现：当558纳米AOD<0.10时，通过以下措施可将0.024的高估偏差降低约三分之一：(1)纳入海表下照光并提高672纳米白帽反射率假设值；(2)对颗粒物微物理特性和混合状态进行基于物理的调整；(3)采用自适应像素选择方法；(4)通过替代校准估算光谱反射率不确定性；(5)对672和866纳米通道进行微小辐射定标修正。额外实施(6)更严格的云筛?。ń畲蠓乔缈毡壤栉?.50）后，所有波段的中值光谱偏差均降至约0.01。当应用除严格云筛选外的所有调整并采用改进接受标准时，研究算法相对于基线案例在所有波长上的均方根误差（RMSE）降低8-27%，较未作调整的MISR标准算法第22版（SA）降低12-36%。在558纳米处，87%的AOD数据落在验证值0.05或20%的较大范围内；446纳米AOD数据的62%及558、672、866纳米AOD数据的>68%落在0.03或10%的较大范围内。对于?ngstr?m指数（ANG），在AOD>0.01的1119组验证案例中，67%的ANG值与太阳光度计测量值相差不超过0.275（SA为49%）。相比SA，ANG的RMSE降低17%，中值绝对误差下降36%。
关键词： AOD（气溶胶光学厚度）、气溶胶反演、MISR（多角度成像光谱辐射计）、暗水体、?ngstr?m指数（埃斯特朗指数）
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用拉曼激光雷达动态确定激光雷达方程参考高度进行气溶胶廓线反演
摘要： 从拉曼激光雷达反演气溶胶时通常需要假设的参考高度，往往会导致气溶胶光学特性垂直分布反演的高不确定性。本文提出一种确定高度解析参考高度的新方法，并用于拉曼激光雷达气溶胶反演。该方法能自动规避存在气溶胶、云层及低信噪比的大气层。基于2016年12月5日至2017年3月5日期间北京地基拉曼激光雷达采集的弹性（355nm）与非弹性（387nm）信号，成功反演了消光系数、后向散射系数和激光雷达比等气溶胶光学特性。结果表明：拉曼激光雷达夜间平均气溶胶光学厚度（AOD）与同址太阳光度计清晨AOD高度吻合；AOD呈现显著日变化特征，北京时间15时达到峰值；研究期间北京地区夜间355nm平均AOD为0.32，白天为0.72；355nm柱平均激光雷达比为44sr，与既往研究基本一致。本研究为改进夜间气溶胶光学特性垂直分布反演提供了新思路。
关键词： 后向散射系数、拉曼激光雷达、气溶胶光学厚度、参考高度
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于MODIS和AERONET的北欧地区气溶胶光学厚度变化趋势
摘要： 长期Aqua和Terra卫星搭载的中分辨率成像光谱仪（MODIS）5.1版（c051）与6.1版（c061）气溶胶数据，结合地基太阳光度计网络（AERONET）观测，分析了北欧地区4月至9月气溶胶光学厚度（AOT，550纳米波段）的变化趋势。在c051和c061分别获得的1927组与1559组日同步测量数据中，MODIS AOT值分别在陆地反演预测不确定度（一个标准差范围DAOT=±0.05±0.15×AOT）的86%和90%区间内波动。瑞典沿海AERONET站点古斯塔夫·达伦塔（GDT）的MODIS c051和c061数据偏差较大（分别有79%和75%处于预测不确定度范围内）。波罗的海区域比周边陆地提供了更具统计显著性的AOT数据，更利于该地区AOT趋势研究?；谌站导扑阆允荆翰薜暮Ｄ喜亢Ｓ虻腗ODIS c051和c061数据分别呈现年均1.5%和1.2%的AOT负趋势，这与汉堡AERONET站点年均1.2%的下降率一致。瑞典西部哥特兰盆地区域的MODIS c051、c061及GDT站点分别显示年均1.5%、1.1%和1.6%的AOT负趋势。波兰别尔斯克AERONET站点呈现最强的年均-1.8%趋势，与波兰中部MODIS c051的日均-1.5%结果相当。MODIS与AERONET的AOT趋势在95%置信水平上基本均具统计显著性。研究推测主要气溶胶源位于调查区域西南、南及东南方向，但污染事件高发与西南向气团输送关联最密切。
关键词： 卫星观测、大气输送、气溶胶光学厚度、人为气溶胶
更新于2025-09-22 21:02:56
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南亚地区MODIS多角度大气校正（MAIAC）气溶胶产品的比较与评估
摘要： 多角度大气校正实施算法（MAIAC）是一种应用于MODIS第六版（C6）数据的新通用算法，可在高空间分辨率（1公里）下反演陆地气溶胶光学厚度（AOD）。本研究首次评估了2006至2016年间南亚地区MODIS Aqua（A）和Terra（T）卫星的MAIAC AOD数据。通过将MAIAC反演结果与地基AErosol RObotic NETwork（AERONET）AOD观测值，以及两种业务化MODIS算法（暗目标DT和深蓝DB）的反演结果进行对比，评估了MAIAC的精度。MAIAC AOD比DT或DB具有更高的空间覆盖率和反演频次。其高空间分辨率增强了区分气溶胶源的能力，能识别复杂地理区域中的细颗粒特征（如野火烟羽和雾霾），并在多云或地表部分积雪条件下提供更多反演数据。与AERONET相比，MAIAC AOD精度优于DT和DB，在更多样化的地表、气溶胶类型及载荷条件下均展现反演能力。结果显示其预期误差达标率较高（A/T分别为72.22%和73.50%），且均方根误差（A/T分别为0.148和0.164）、平均偏差（A/T分别为0.978和1.049）及平均绝对误差（A/T分别为0.098和0.096）较低。此外，MAIAC在视角几何和气溶胶类型方面的偏差小于其他两种算法。该算法在明亮植被地表表现良好，对密植植被区（尤其是烟雾AOD）反演精度最高，但对沙尘AOD存在低估。结论表明，MAIAC在南亚地区提供高分辨率AOD的能力具有应用前景，在流行病学和气候学研究中较现有气溶胶反演算法更具优势。
关键词： 南亚，气溶胶光学厚度，中分辨率成像光谱仪，印度恒河平原，气溶胶，AERONET网络，多角度实施大气校正算法
更新于2025-09-23 22:44:30
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考虑大气参数和云况导致的入射角与光谱变化的各类光伏组件精确输出预测方法
摘要： 由于半导体吸收的波长取决于光吸收系数，光伏（PV）能源输出会受到太阳光谱的影响。因此，要实现高精度的光伏输出估算，必须考虑太阳光谱。Bird模型一直被用作通用的光谱模型。然而，该模型中的气溶胶光学深度和可降水量等大气参数为固定值，仅适用于晴天。本研究利用Bird光谱模型从实测的全光谱中提取大气参数，并分析了大气参数的季节性波动。我们提出了一种阴天光谱模型，并通过线性组合计算出从晴天到阴天的全天候太阳光谱。在宫崎大学安装了三种光伏组件（固定式硅电池、双轴跟踪式硅电池和固定式InGaP/GaAs/InGaAs三结太阳能电池）。综合考虑入射角和光谱变化的估算性能比（PR）与实测PR一致。最终，成功估算了日本各地安装的各种光伏组件的能源产量。
关键词： 输出预测、入射角、能量产出、光伏、可降水量、气溶胶光学厚度
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年接入网光纤国际研讨会（FOAN） - 波黑萨拉热窝（2019年9月2日至9月4日）] 2019年接入网光纤国际研讨会（FOAN）——迪拜如何成为智慧城市？
摘要： 定量反演是遥感领域中随着遥感仪器和反演算法的快速发展而日益重要的研究方向。气溶胶光学厚度（AOD）作为气溶胶的重要光学特性，广泛应用于卫星数据的地表特征大气校正、火山喷发或森林火灾监测、空气质量评估乃至气候变化研究等领域。由于海量遥感数据与计算密集型算法的特性，AOD反演往往需要高昂的计算成本。 本文提出了两种基于中分辨率成像光谱仪（MODIS）卫星数据的高效AOD反演算法实现方案，分别采用多核处理器与图形处理器（GPU）两种高性能计算架构：针对NVIDIA显卡使用计算统一设备架构CUDA-C进行GPU实现，通过开放多处理技术OpenMP实现多核并行计算。实验数据显示，对于所研究的测试数据集，GPU加速器最高可获得68倍以上的整体加速比，而多核处理器则实现了7倍左右的合理加速效果。在最大基准输入数据集测试中，GPU实现方案在能效方面也展现出显著优势——其总能耗仅为3.15千焦，相比之下单线程CPU为58.09千焦，16线程CPU为38.39千焦。所有实现方案的精度均经过验证分析。 研究表明，GPU加速器在AOD反演应用中兼具性能与能效优势，而多核处理器对当前多数程序员而言具有更便捷的编程特性。本研究充分挖掘了GPU加速器与多核处理器的并行计算能力、性能表现及能效特征，旨在为需要高效桌面解决方案的地球科学家提供参考建议。
关键词： 高性能计算（HPC）、开放多处理（OpenMP）、定量遥感反演、图形处理器（GPU）、气溶胶光学厚度（AOD）
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用卫星测量搜寻中东和北非地区的最佳天文台选址
摘要： 我们利用太空数据对中东和北非（MENA）地区的天文台选址进行了系统搜索，综合考量了所有相关因素：海拔（数字高程模型DEM）、云量（CF）、光污染（夜间灯光数据NTL）、可降水量（PWV）、气溶胶光学厚度（AOD）、相对湿度（RH）、风速（WS）、理查德森数（RN）以及昼夜温差（DTR）。即使在地势较低区域（我们通常设定的海拔阈值为1500米），或当上述决定性因素的组合此前已排除了某国所有潜在选址时，我们仍致力于寻找整体最优位置。为此，我们运用了地球观测卫星提供的丰富数据，包括美国宇航局多国研究卫星Terra和Aqua搭载的中分辨率成像光谱仪（MODIS）与大气红外探测仪（AIRS）、国防气象卫星计划的业务线扫描系统（DMSP-OLS），以及其他气候诊断档案产品（如MERRA）。本文展示了该地区最佳选址的初步成果。
关键词： 日温差、理查德森数、中东和北非地区、风速、可降水量、云量、相对湿度、气溶胶光学厚度、光污染、天文台选址、卫星测量
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用1640纳米偏振测量改进陆地气溶胶光学厚度遥感：华北地区机载试验
摘要： 本文提出了一种基于先进多角度偏振辐射计（AMPR）的改进气溶胶反演算法，通过查找表方法论证了新增1640纳米观测数据用于陆地气溶胶光学厚度（AOD）测量的有效性。研究验证了可见光至短波红外波段偏振地表反射率的光谱中性特性，并利用经大气效应校正的1640纳米测量数据估算短波波段的偏振地表反射率。AMPR在中国华北京津冀地区的观测显示：当散射角小于145°时，670、865和1640纳米波段的偏振地表反射率高度相关（相关斜率接近1，分别为0.985和1.03）。随后采用1640纳米测量数据为每个单视向估算短波波段偏振地表反射率，进而提升陆地AOD反演精度。通过对比三次实验飞行中AMPR反演结果与地基太阳-天空辐射计测量数据表明：该方法反演865纳米AOD的不确定度为0.01至0.06，对应实测AOD变化范围0.05至0.17。
关键词： 机载先进多角度偏振辐射计（AMPR）、气溶胶光学厚度（AOD）、偏振地表反射率、1640纳米
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于AVHRR的中国地区长期气溶胶光学厚度数据记录（1982-2011年）
摘要： 基于高级甚高分辨率辐射仪（AVHRR）Pathfinder大气扩展二级数据，生成了空间分辨率0.1的长期历史气溶胶光学厚度（AOD）数据集（15–45°N；75–135°E）。空间分布显示：中国中东部地区全时段AOD值较高，且夏季与春季AOD高于秋冬季。由于该时期中国大陆缺乏AERONET高质量产品，采用太阳辐射站宽带消光法获取的AOD数据验证了AVHRR中国区域数据集质量。对比结果表明：月均AOD变化曲线完整捕捉了年际波动特征，整体趋势高度一致——月均值相关系数多大于0.55，吻合度指数超0.57，相对误差低于21%。AVHRR与能见度数据集均在经济快速发展区域呈现高值。以中分辨率成像光谱仪AOD为参照发现：本文AVHRR数据总体精度优于中国区域的深蓝（DB）算法（尤其东部和南部），而DB算法在西北等明亮地表区域覆盖更广。该长期历史AOD数据集可与其它数据集联合用于研究气候变化与环境变迁，特别是1980-1990年代。
关键词： 气溶胶光学厚度（AOD）、高级甚高分辨率辐射计（AVHRR）、太阳辐射、多元回归法、中分辨率成像光谱仪（MODIS）
更新于2025-09-10 09:29:36