第35卷，第11期 2015年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35 ,No. 11 -pp2979-2984
November, 2015
面向高光谱大气臭氧传感器的多观测几何条件下
紫外辐射模拟及对TOMISV8算法臭氧初值
估算模型改进与评价
吕春光1,2，王维和3，4，杨文博5.6，田庆久1.2*，卢山5.6，陈赞5.6
1.南京大学国际地球系统科学研究所，江苏南京210023
2.南京大学江苏省地理信息技术重点实验室，江苏南京210023
3，中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室，北京100081 4.国家卫星气象中心，北京100081
5.上海航天控制技术研究所，上海200233
6.上海市空间智能控制技术重点实验室，上海200233
摘要新型高光谱大气臭氧传感器大多计划搭载地球静止轨道平台，其对大视场范围和时间范围内的臭氧总量提取提出了更高的需求。TOMSV8算法在低轨卫星大气臭氧传感器得到广泛的应用和发展，但其在大观测几何条件下的提取精度不足，因此如何提高TOMS算法在新型传感器上的提取精度是当前驱待解决的间题。利用MODTRAN大气辐射传输模型模拟了晴空场景TOMS算法标准席线各观测几何条件下的地球紫外后向散射辐射，分析了各观测几何条件下后向散射辐射亮度与臭氧总量拟合模型，并根据模型拟合精度情况，得到了不同观测几何条件下后向散射辐射随臭氧总量的变化关系，提出了改进的臭氧总量初值估算模式。对改进模式与传统模式的臭氧总量初估结果表明，传统模式依赖于指数模型的拟合精度，而改进模式依赖于对数模型的拟合精度，指数模型和对数模型均表现出高的拟合精度，但对数模型的拟合精度比指数模型在整个臭氧浓度范围内平均高约0.9%。改进模式使昊氧息量初估的息体精度得到改善，RMSE降低约0.087%～0.537%，并且在较大观测几何和臭氧总量低值区（175275DU)间则更加显著。在臭氧总量低值区间以及较大观测天项角和太阳天项角条件下，改进模式具有更高的估算精度和更大的适用范围。该改进的臭氧总量初值估算模式可为日后TOMS算法的更新提供支持和参考依据。
关键词臭氧总量；TOMSV8算法：地球紫外后向散射；太阳天顶角：观测天顶角；DU
中图分类号：TP7
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2015 )11-2979-06
之一(3]。当前在轨的以臭氧监测为主要目的的高光谱传感器，如宽视场紫外/可见成像光谱仪（ozonemonitoringinstru-ment，OMI)"和全球臭氧监测实验装置（globalozonemoni-
从20世纪70年代开始，以臭氧总量测绘光谱仪（total ozonemappingspectrometer，TOMS)、太阳后向散射紫外光谱仪(solar backscatter ultraviolet radiometer，SBUV/2)为代表的卫星传感器通过探测地球紫外后向散射辑射（BUV）获取了全球臭氧总量、廓线及空间分布情况汀。随着BUV 探测活动的开展，TOMS是氧息量算法也经过广几十年的发展和订正，它是目前世界上应用最广泛的臭氧总量反演算法
收稿日期：2014-08-16，修订日期：2014-12-16
toringexperiment-2，GOME-2)5]等均提供该算法产品。
当前，对局地大气对流层臭氧污染以及臭氧参量日变化状况受到广泛关注，这为臭氧星载探测的实效性提出了更高的要求。地球静止轨道高度，卫星与地球自转同步，这使卫星具有长时间监测特定地区的能力。未来的一系列地球静止轨道紫外卫星计划中都包含大气臭氧探测任务[68]。地球静止轨道卫星与传统的低轨道光学遥感卫星的在轨环境不同，
基金项目：国家科技重大专项（30-Y20A01-9003-12/13)和国家重点基础研究发展计划项目（2010CB951503)资助作者简介：吕春光，1985年生，南京大学国际地球系镜科学研究所博士研究生e-mail：rsandgis@sina，com
*通讯联系人e-mail：tianqj@nju.edu.cn