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风云卫星高轨臭氧廓线产品算法研究与精度评估

GIIRS，臭氧廓线

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.4 大气垂直结构探测技术和过程研究

臭氧是重要的气候和环境变量，对其高时间分辨率特征的观测研究是理解和模拟极端天气及气候过程的重要环节。静止卫星平台具有区域高时间分辨率的观测优势，可以弥补极轨卫星平台和地基臭氧观测在时空信息方面的不足，进而为臭氧日变化研究提供直接的观测数据源。GIIRS载荷已先后搭载在风云四号 A 星和风云四号 B 星这两颗地球静止轨道卫星平台上，成为世界上首个在地球静止轨道运行的红外高光谱大气探测仪。此前的研究表明，GIIRS 仪器在反演大气温度和湿度廓线、重建四维风场以及实现数据同化方面具有显著潜力。此外，随着风云四号 B 星上 GIIRS 传感器辐射定标精度的提高，一些研究人员利用风云四号 B 星 GIIRS 观测数据对 O3、CO 和 NH3 等大气痕量气体进行了反演。这些研究结果一致表明，GIIRS 能够表征可探测大气成分的日变化。本文利用国际首个静止卫星干涉式红外探测仪（GIIRS），实现了基于风云四号B星（FY-4B） 臭氧廓线的反演算法构建；最后评估GIIRS臭氧廓线的精度。研究结果表明FY-4B GIIRS载荷具有臭氧廓线的探测能力，除了对流层顶区域外，GIIRS与EAR不同观测时次的相对偏差均在15%的范围内; GIIRS臭氧廓线积分得到的臭氧总量与EAR5、AIRS的一致性均优于0.98，RMSE分别为10.81 DU和21.12 DU。本研究充分发挥了GIIRS载荷的大气垂直探测能力，也可为后续国际同类载荷的产品开发和应用提供可行性算法和科学依据。