全球地表反照率卫星反演产品的比较

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yao_huaxin
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地表反照率是陆面过程研究中的一个重要地表参数,而遥感反演是获取全球地表反照率的唯一可行方法。由于地表反射的各向异性,要准确反演地表反照率,需要使用多角度的卫星观测数据。目前,由不同传感器的多角度观测得到的不同的全球地表反照率产品已经在用于气候模拟研究,但是它们之间的一致性如何,却一直缺少足够的研究。因此本文对MODIS、MISR和POLDER三个由多角度卫星观测反演得到的全球地表反照率数据(无冰雪覆盖区域)进行了相互比较,主要比较的是三个产品的在短波波段(SW,0.3~5.0μm)、可见光波段(vis,0.3~0.7μm)两个宽波段和近红外的865nm波段2006~2011年的方向半球反射率(DHR,即黑空反照率),通过全球分布、相关性、全球均值、纬向平均、季节平均的对比,分析了地表类型、气溶胶和数据质量的可能影响。6年平均的比较结果表明,三个产品的全球均值有显著的差异,从大到小依次为POLDER,MISR,MODIS。在短波(可见光)波段,POLDER与MODIS的差值范围为0.02~0.05(0.03~0.07),POLDER与MISR的差值为0.01~0.03(0.01~0.04),而MODIS与MISR的差值范围为0.01~0.02(0.01~0.03),可见光波段的差异略大于短波波段。在865nm波段,POLDER与MODIS(MISR)的差值范围为0.01~0.05(-0.005~0.03),而MISR与MODIS的差值范围为0.01~0.03。三个产品的纬向平均形态是相似的,但在北半球的35°N以北区域表现出较大的差异,分析表明这可能与冬季的积雪以及春季的融雪过程有关。三个产品彼此之间具有比较高的相关性,其中MODIS与MISR产品的相关性最高,MISR与POLDER产品的相关性最低,短波波段的相关系数(r)分别为0.939与0.911。MODIS与POLDER虽然全球平均值的差异相对较大,但2个产品的相关性并不低,短波波段r达到0.937。三个产品在可见光波段的相关性要大于短波波段,而短波波段要大于865nm波段。三个产品在夏半年的相关性大于冬半年,并且夏半年的差异小于冬半年。月平均的特例分析表明,多年平均只对受冰雪影响的高纬度地区的差异有一定的平滑作用。在不同地表类型上,三个产品表现出了大致相似的差异,表明其对地表类型并不敏感。对气溶胶的分析表明,MODIS与MISR的550nm气溶胶光学厚度(AOD)较为相似,其差异不足以解释DHR的差别,但是POLDER的865nm AOD明显小于MISR的结果,因此可以认为是由于POLDER的AOD估算偏低,导致了DHR明显大于MODIS与MISR。由此可以认为,虽然这三个产品使用了不同的反演算法,但是产品之间具有较好的相关性,主要差异可能是来源于大气订正方式的不同,表明三个产品的地表反照率反演算法都是可行的。
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