两种星载仪器反演甲烷产品的比较

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目 录

摘要1

Abstract2

1 前言3

1.1 目的和意义3

1.2 论文主要内容4

2 国内外研究进展4

3 研究数据介绍5

3.1 AIRS仪器及数据介绍5

3.1.1 AIRS仪器介绍5

3.1.2 AIRS数据介绍6

3.2 gosat仪器及数据介绍8

3.2.1 gosat仪器介绍8

3.2.2 gosat数据介绍10

3.3 技术路线图12

4结果讨论13

4.1 AIRS与GOSAT 甲烷空间分布特征13

4.2 AIRS与GOSAT甲烷时间分布特征14

5 结论16

参考文献17

致谢18

两种星载仪器反演甲烷产品的比较

安家立

，China

Abstract: Methane (CH₄) is the third largest greenhouse gas after carbon dioxide (CO₂) and water vapor (H₂O). The use of space-borne instruments to detect CH₄ has become an inevitable trend in the study of greenhouse gases, but there are differences between different detectors of methane products. Based on this, this study used the AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) CH₄ concentration data and GOSAT (Greenhouse gas observation satellite) CH₄ concentration data in 2013 to compare and study the temporal and spatial distribution characteristics of global CH₄ concentration. The results show that: (1)the correlation coefficient of the two reaches 0.64, and the global methane concentration varies from 1.76ppmv to 1.94 ppmv. The AIRS inversion value is generally higher than the GOSAT inversion value, and seasonal fluctuations are not significant. Both of them showed an upward trend. (2)Both showed significant differences in concentration between the northern and southern hemispheres. Atmospheric concentrations of methane in the Northern Hemisphere are significantly higher than in the Southern Hemisphere.(3)Eurasia is higher than in South America and the African continent. (4)Land-sea-level differences are significant, and the land is generally higher than the ocean. .

Keywords: methane, AIRS, GOSAT, Satellite remote sensing

1. 前言

1.1目的和意义

甲烷（CH₄）是大气中最重要的温室气体之一。单位甲烷浓度的温室效应远高于单位二氧化碳的温室效应，并且自工业革命以来，温室效应加剧，因此对大气中甲烷浓度的研究尤为重要。大气中的甲烷（CH₄）有着大约12年的寿命，它的辐射强迫在100年时间范围内大约是二氧化碳的26倍^[1-2]。相关资料显示，1750年全球CH₄平均浓度仅为722ppb,而截止2018年1月，全球大气平均CH₄浓度达到了1824 ppb。甲烷本身几乎对生物体无毒，但当其浓度太高时，空气中的氧气含量便会大大降低，使人窒息或者发生其他消极反应，当大气中的甲烷浓度达到25％-30％时，会使人类的呼吸和心跳加速、头晕脑胀，甚至对动植物产生一定的影响。地球辐射平衡还会因为大气甲烷浓度的持续增加而产生影响，从而直接影响气候变化^[3]。在过去的一个世纪里，甲烷的浓度逐渐升高，对气候变化起着越来越重要的作用。大气甲烷引起的温室效应还会使得全球的降水量上升，暴雨和干旱等极端降水事件增加，一些地区将出现更频繁的干旱和洪涝灾害。所以，全球对温室气体变化的研究一直是一个热门话题，全球气候和环境变化也成为全球变化研究的核心问题和重要内容^[4]。因此，有必要研究大气CH₄的时空分布。但是到目前为止，很难系统地掌握CH₄的全球分布及其变化模式^[5]，随着科学技术的飞速发展，对温室气体传感器精度的要求越来越高。遥感观测在时间分辨率和空间分辨率相比过去有了很大的提高。

尽管传统的甲烷的测量具有很高的精度，而且数据是在时间尺度上以连续的方式收集的，但是由于全球很多地点人口稀少，甚至根本没有人口（比如海洋），运行大气监测站比较昂贵，导致全球的观测站点分布不均，所以运用地基观察资料不能有效、快速的掌握全球的温室气体变化，而通过星载仪器大气成分的遥感可以在宏观范围内快速、经济和可重复地获得大气气体数据^[6]。卫星仪器遥感观测不仅能够有效地提高时间和空间分辨率，而且不受地理因素的限制、能够快速观测^[7-8]。因此，星载仪器的使用对于CH₄反演具有重要的研究价值。

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