非球形冰晶粒子光散射和甲烷高光谱卫星遥感反演的研究

项目名称： 非球形冰晶粒子光散射和甲烷高光谱卫星遥感反演的研究

项目编号： No.41475032

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 丁继烈

作者单位： 成都信息工程大学

项目金额： 86万元

中文摘要： 非球形冰晶粒子的光散射研究是卷云大气辐射传输和卫星遥感反演应用研究的基础性课题。本研究包括：（1）基于时域有限差分方法（FDTD）、Amsterdam离散偶极子近似（ADDA）、T-matrix方法和改进的几何光学（IGOM）等方法的混合计算，研究各种尺度和形状的非球形冰晶粒子单次散射特性；分析卷云冰晶粒子的谱分布和卷云中各种冰晶粒子的形状分布百分比，计算卷云的平均光散射特性参数，研究适合于各种尺度参数和形状的冰晶粒子散射统一理论；（2）利用辐射传输模型SCIATRAN进行正演模拟计算，开展卷云光特性和地表参数的敏感性分析；（3）开展有卷云情况下卫星遥感甲烷的新反演方法研究，并利用SCIAMACHY、GOSAT数据对算法进行反演试验和验证。探索和研究卷云光散射特性的新计算方法和甲烷高光谱卫星遥感反演技术。

中文关键词： 光散射；甲烷；高光谱；非球形冰晶粒子；反演

英文摘要： The scattering property study of nonspherical individual ice crystal particles is a fundamental subject in cirrus atmospheric radiative transfer and remote sensing retrieval research. In this study, (1) The single scattering properties of nonspherical ice crystal particles are studied from a composite method that is based on a combination of the finite difference time domain technique(FDTD), the Amsterdam discrete dipole approximation(ADDA), the T-matrix method, and an improved geometrical optics method(IGOM). The particle size distribution and habit distribution fractional percentage of each ice particle are analyzed, the mean extinction efficiency, mean absorption efficiency, and mean asymmetry factor as functions of effective particle size are computed, respectively. The theory and method of various ice particle scattering is established.(2) The radiative transfer simulation SCIATRAN will be used out to perform the sensitivity analysis of cirrus optical property and the earth surface parameters. (3) New scattering computation methods are studied for the scattering properties of cirrus cloud, and the method for the hyperspectral satellite remote sensing retrieval of atmospheric CH4 column densities from SCIAMACHY data is studied.

英文关键词： optical scattering;CH4;hyperspectral;nonspherical ice crystal particle;retrieval