光谱学与光谱分析, 2018, 38 (3): 864, 网络出版: 2018-04-09  

植物叶绿素荧光对CO2反演精度的影响

Influence of Chlorophyll Fluorescence on the Retrieval Accuracy of Carbon Dioxide
作者单位
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
摘要
大气散射效应作为CO2反演的主要误差源, 严重影响了大气CO2卫星测量的反演精度。 氧气在大气中含量稳定, 大气CO2反演方法中常利用氧气的这一特性进行散射校正, 其中典型的有光子概率密度函数(PPDF)方法。 然而, O2 A吸收带的光辐射中存在的植物叶绿素荧光会在不同程度上影响PPDF因子的反演, 进而限制了CO2反演精度。 由于植被荧光信号较弱, 在以往CO2反演中没有引起足够重视。 在调研全球植被荧光分布的基础上, 模拟分析了荧光对大气CO2柱含量(XCO2)的影响。 模拟计算无气溶胶条件下, 以及气溶胶和地表反照率两者综合条件下荧光的影响, 结果显示, 当不考虑气溶胶的影响, 荧光强度从0.1增加到1.8(mW·m-2·sr-1·nm-1), 会给CO2的反演结果造成0.1~2 (10-6)的偏差; 考虑气溶胶与地表反射率的影响时, 会给CO2的反演结果造成(0.1~3)×10-6的偏差。 此研究表明, 对于具有高精度需求的CO2反演, 植物叶绿素荧光是一个不可忽略的影响因素。
Abstract
As a major error of CO2 retrieval, atmospheric scattering effect hampered the accuracy of CO2 retrieval. The stability of oxygen in the atmosphere is used in scattering correction for atmospheric CO2 inversion, such as the photon path length probability density function (PPDF) method. However, the presence of plant chlorophyll fluorescence in the light irradiation of O2 A will affect the PPDF parameter retrieval as well as the accuracy of CO2 inversion. As the vegetation fluorescence is weak, in the previous CO2 inversion did not cause enough attention. Based on the study of global vegetation fluorescence distribution, the influence of fluorescence on atmosphere CO2 column content (XCO2) was simulated and analyzed. The influence of fluorescence under the aerosol free, aerosol and surface albedo condition is simulated, the result indicates that when the aerosol is not taken into account, the fluorescence intensity increases from 0.1 to 1.8, which results in a deviation of 0.1 to 2 (10-6) for the inversion of XCO2. Inversion of XCO2 results in a deviation of 0.1 to 3 (10-6) when considering the influence of aerosol and surface reflectance. This research shows that chlorophyll fluorescence cannot be neglected in high precision CO2 inversion.

蒋芸, 叶函函, 王先华, 段锋华, 吴浩. 植物叶绿素荧光对CO2反演精度的影响[J]. 光谱学与光谱分析, 2018, 38(3): 864. JIANG Yun, YE Han-han, WANG Xian-hua, DUAN Feng-hua, WU Hao. Influence of Chlorophyll Fluorescence on the Retrieval Accuracy of Carbon Dioxide[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2018, 38(3): 864.

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