大气甲烷(CH4)高精度反演受到多种因素的影响, 其中地表特征和大气状态的不确定性是重要的影响因素, 如地表反射率、 温度、 湿度和压力廓线。 地表反射率受到诸多因素的影响, 难以获得精确的数据, 会给反演结果带来较大误差。 温度、 湿度和压力廓线的不确定性亦是反演误差的重要来源, 由此产生的系统误差难以避免, 单独利用CH4吸收带进行反演难以消除此种误差。 针对各种参数不确定性的影响, 本文提出比值光谱法和CO2吸收带校正法进行校正。 比值光谱法通过将绝对辐亮度谱转化为比值光谱, 抑制地表反射率在反演过程中的作用。 CO2吸收带校正法利用CO2 1.61 μm吸收带, 将CH4柱含量转化为CH4体积混合比, 校正温度、 湿度和压力廓线不确定性引起的系统误差。 通过将两种校正方法结合, 可同时抑制地表反射率和温度、 湿度、 压力廓线不确定性产生的影响, 减小反演误差。 利用温室气体观测卫星(GOSAT)的观测数据进行大气CH4反演, 采用比值光谱法和CO2吸收带校正上述误差, 结果显示校正后的CH4体积混合比与GOSAT-Level2产品相当接近, 反演精度可达-0.24%, 反演结果较为稳健可靠。 研究表明, 比值光谱法和CO2吸收带校正法可有效校正地表特征和大气状态参数不确定性引起的误差, 提高大气CH4反演精度。

近红外波段空基大气CO2反演是一个病态问题, 地表特征的不确定性是其重要的影响因素之一。 针对大气CO2高精度反演的需求, 研究了地表反射率两大不确定性因素对大气CO2反演的影响程度, 提出了比值光谱法对这种影响进行校正。 比值光谱法中CO2无吸收通道(off-line)的选择至关重要, 通过比较和分析多种off-line通道的选择方法, 发现多通道多点平均法因多数据平均可降低随机误差的优势, 获得的off-line通道对应的反演精度最高, 而且离散程度也小。 比值光谱法结合多通道多点平均法选取出的off-line通道对地表反射率的不确定性影响有明显的校正效果, 有利于大气CO2反演精度的提高。