海面光合有效辐射日内观测频次研究

作者:丁小松 发布日期:2022-03-09 阅读:1921

近日,我室与河海大学联合培养博士生丁小松在Optics Express上发表了题为“Requirement on the diurnal observation frequency for satellite remote sensing of photosynthetically available radiation”的研究论文,通讯作者为我室何贤强研究员。

到达地球表面的400–700 nm波长区域的太阳能称为光合有效辐射(Photosynthetically available radiation, PAR),可被陆地植物、海洋浮游藻类和其他初级生产生物体在光合作用过程中使用,它在初级生产和固碳过程中起着重要作用。不同轨道高度的卫星可以提供日内不同观测频次(如静止轨道卫星可实现日内多次观测,极轨轨道卫星可实现每天一次观测)。当前,基于极轨轨道卫星的PAR遥感产品是在单次观测基础上估算日积分PAR(图1),没有考虑日内气象要素的变化影响,不可避免存在较大不确定性(图2)。 基于静止卫星(Himawari-8/AHI)和极轨卫星(AQUA/MODIS)的光合有效辐射遥感(PAR)产品,本文系统研究了不同日内观测频次对PAR遥感估算的影响,并给出了AHI覆盖区域高精度PAR估计的日内最小观测频率。结果表明,日内观测频率要求在空间、时间上存在显著差异,高纬度海区需要比低纬度海区有更高的日内观测频率,冬半年比夏半年需要更高的观测频率(图3)。该研究可为认识不同区域PAR遥感评估的不确定性提供参考。

图1 极地轨道卫星(A)和地球同步卫星(B)估算PAR的示意图.png

图1 极地轨道卫星(A)和地球同步卫星(B)估算PAR的示意图


图2 2019年夏至、夏至、秋分和冬至AHI沿180OE不同纬度的瞬时PAR(iPAR)、太阳天顶角(SOZ)和云光学厚度(COT)的日内变化。.png

图2 2019年夏至、夏至、秋分和冬至AHI沿180OE不同纬度的瞬时PAR(iPAR)、太阳天顶角(SOZ)和云光学厚度(COT)的日内变化

图3 AHI覆盖区域PAR高精度估算所需的最低观测频率需求。.png

图3 AHI覆盖区域PAR高精度估算所需的最低观测频率需求

引用:

Ding, X., He, X.,* Bai, Y., Li, J., Xu, Y., Wang, X., and Zhu, Q. (2022). Requirement on the diurnal observation frequency for satellite remote sensing of photosynthetically available radiation. Optics Express, 30(6): 9021-9034. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.451207


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