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基于深对流云目标的气象卫星可见-近红外辐射定标跟踪 陈 林 ，胡秀清，徐娜，张 鹏 中国遥感卫星辐射测量与定标重点开放实验室, 国家卫星气象中心,北京,100081 摘要：基于辐射模式模拟的云光学厚度从1 变化到1000 时，大气顶短波宽波段、0.6μm 和0.8μm 的表观反 射率(R)变化特征发现，当云光学厚度大于100 后，反射率基本稳定在一个数值，不再随光学厚度增大而变 化，反射率与光学厚度的相对变化率趋向于零。这一模拟说明了发展深厚的云（深对流云）具有作为辐射 定标跟踪物的良好特性。采用深对流云目标作为目标跟踪物对2008 年8 月到2010 年10 月我国极轨气象卫 星FY-3A/MERSI 的可见近红外通道进行定标跟踪试验，结果表明：（1）除了波段6、7 因为星上增益的跳 动，无法得到较好的趋势，其他波段的线性变化趋势均比较好；（2 ）从蓝波段到红波段，衰减率基本上随 波长变大而减小。其中波长最短的蓝通道（412nm ）的衰减率最大，2008-2010 年衰减了22.9% 。而3、4 、 11、12、13、14、15 和 16 通道只有不到 1%的年变化率。其中865nm 波段年变化率不到0.1% 。17、18、 19、20 四个水汽通道的年衰减率从2.0%-3.9%不等；（3 ）除了波段20 ，其他波段的衰减率均为08-09 年大 于09-10 年，也就是说09 年后，探测器的衰减有减缓的趋势。波段20 的水汽通道在08-10 年的总衰减达 到了7.8%，而且它是唯一一个09-10 年衰减率大于08-09 年衰减率的通道；（4 ）通过与其他辐射定标手段 对比表明，该方法的结果可信且稳定，特别是在传统辐射定标方法无法很好解决的水汽吸收波段，该方法 可能是一种较为可靠的辐射定标跟踪方法。 关键词：深对流云 气象卫星 可见近红外 辐射定标 1 引言 由于不是所有的卫星都带有星上定标器，而且星上定标器自身也存在着一定的衰减的可 能。那么这时就需要通过替代定标的方法对定标系数更新。而根据卫星运行期间是否去场地 进行同步测量，可分为场地定标和非场地定标两大类（Dinguirard 等，1999；Xiong 等，2006 ； 胡秀清等，2003 ；唐军武等，2005 ；童进军等，2005 ；高海亮等，2010 ）。由于场地定标的 定标次数有限，所需人员和费用较大，且无法对历史数据进行再定标。从二十世纪九十年代 开始出现了很多不去场地同步测量进行定标的方法，这些统称为非场地定标法。目前已有许 多卫星发射后的替代定标方法所获取的定标参数发布。这些包括稳定的沙漠目标，极地冰雪 目标，同步的飞机定标以及与其他拥有在轨定标器卫星的相互定标。其中，深对流云（Deep Covective Cloud, DCC ）是一种发展深厚的对流云，它往往能发展到对流层顶之上，它是冷 且亮的目标，其光谱特征类似于辐射定标用参考白板，在可见-近红外波段（VIS/NIR ）它能 够提供足够高且稳定可靠的反射率，使之非常适合做定标。图 1 给出了利用SBDART 辐射 国家重点基础研究规划项目（批准号:2010CB950802）和国家科技支撑计划项目（批准号:2008BAC40B01） 和资助 模式耦合冰云参数后，模拟海洋上空，太阳天顶角20 度时，云光学厚度(τ)从1 变化到1000 时，得到的大气顶短波宽波段、0.6μm 和0.8μm 的表观反射率(R)变化（图1 （a ））及相对变 化率（dR ）（图1 （b ））。可以发现，云光学厚度从1 到 100，反射率随云光学厚度增大而 dτ 增大，而当云光学厚度大于100 后，反射率基本稳定在一个数值，不再随光学厚度增大而变 化，反射率与光学厚度的相对变化率趋向于零。这一模拟说明了DCC 具有作为辐射定标物 的良好特性。此外，DCC 目标的提取不需要其他辅助数据，一般仅使用IR 通道的阈值来确 定 DCC 。而相对于沙漠目标、冰川目标而言，深对流云提供的反射率更高、更稳定，且目 标数目够多，因此更适合将这一方法一致地应用于不同卫星的历史数据定标中，并可用于对 其他的定标方法进行评价。另外，DCC 发展深厚且顶高位于对流层顶部，而大部分水汽和 气溶胶位于对流层中下部，这时所需要的大气订正仅要考虑平流层气溶胶与臭氧，相对于沙 漠和冰雪等地面目标物的大气订正要小的多，并且由于其多位于赤道地区，同时适合对极轨 和静止卫星进行定标。可见，利用深对流云目标进行可见-近红外波段辐射定标具有其他一