基于查找表的塔基平台O_2-A波段大气校正方法研究

塔基光谱观测是连接通量站点与卫星遥感数据间的重要桥梁,而水平地表与塔基平台之间大气吸收、散射的作用对O_2-A等大气吸收波段的影响难以忽略。首先,分析了大气辐射传输对塔基平台上下行辐射的影响,建立了基于上下行透过率的大气校正方法,即通过直射光透光率和总的透过率校正上下行辐射的影响。其次,利用中分辨率大气传输模型的模拟数据,定量分析了550 nm气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth at 550 nm,AOD_(550))、辐射传输路径长度对大气透过率的影响,并建立了基于近红外与红光波段下行辐照度比值和太阳天顶角的AOD_(550)查找表(Look-up Table,LUT),以及基于AOD_(550)和辐射传输路径长度的上下行大气透过率LUT。最后,利用塔基平台观测的不同生育期玉米冠层光谱数据,分析了大气校正前后O_2-A波段吸收线内外表观反射率的差异。结果表明:基于AOD_(550)和辐射传输路径长度的LUT大气校正方法,可以较好地校正塔基平台O_2-A吸收波段大气上下行辐射传输的影响,为塔基平台的日光诱导叶绿素荧光观测等应用提供了重要方法支持。     

基于719 nm水汽吸收波段的日光诱导叶绿素荧光反演研究

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O_2-A和O_2-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O_2-B吸收线表现更优,反演RMSE为0.154 W/m~2/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O_2-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O_2-A和O_2-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。