2014 / 2019-09-04 00:08:45

CALIPSO卫星模拟器在气溶胶模拟评估中的应用

19、气溶胶与大气环境科学 > 专题5：大气化学模式、边界层、云雾过程等

使用观测数据评估大气气溶胶模拟是改进气溶胶模式的一个重要途径。而诸多的观测资料中，除了实地测量，遥感资料，特别是卫星遥感数据是非常有用也是必不可少的。然而，用于模式评估的卫星遥感数据一般是基于卫星观测的反演数据，在反演过程中通常需要基于一定假设。比如气溶胶特性（光学厚度，消光系数等）相关的卫星反演过程往往需要大量的假设。CALIPSO气溶胶消光系数扩线是最常用于气溶胶垂直扩线模拟评估的数据之一。其反演过程就将大气气溶胶分为多个种类，并假定了这些不同种类气溶胶的光学特性。而这一过程引入了很大的不确定性，并且和模拟结果比较时，存在一定的不一致性。因此，在气溶胶模式中加入前向的卫星模拟器，并从理论上计算卫星的直接观测物理量，再利用卫星直接观测数据进行评估，可以避免模拟和反演过程中的不一致性。本研究在适用于高水平分辨率的大气模式WRF-CHEM模拟过程中加入在线的CALIPSO模拟器，直接模拟CALIPSO的观测值，即气溶胶衰减后向散射系数（Attenuated Backscatter，ATB）和退偏振比（Depolarization Ratio，DPR）。同时也基于模拟的气溶胶特性和CALIPSO的反演算法估算气溶胶消光系数（Extinction Coefficient），并和CALIPSO的反演产品进行比较。结果表明，在模拟的ATB和DPR和卫星观测值高度吻合的情况下，模拟的气溶胶消光系数却可能和CALIPSO反演结果差异很大。模拟的气溶胶消光系数和卫星反演之间的偏差很大部分来自于反演过程中的大量气溶胶种类和特征假设和模拟结果不一致。因此，直接使用CALIPSO反演的气溶胶消光系数来评估模式模拟结果并不恰当。理由卫星模拟器对气溶胶模式进行评估和改进更加合理。