中國(guó)區(qū)GOSAT與OCO—2熒光產(chǎn)品的對(duì)比分析

張帝++宋雅寧++吳鳳連

摘 要：本研究利用最大值合成法對(duì)2010年GOSAT熒光反演產(chǎn)品和2015年的OCO-2熒光產(chǎn)品做了時(shí)間序列上的對(duì)比。并與同時(shí)相的NDVI產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比和分析。研究結(jié)果表明：（1）中國(guó)區(qū)域2010年熒光值高、低地區(qū)和2015年中國(guó)熒光值高、低地區(qū)不盡相同；（2）2015年與2010年熒光結(jié)果差值結(jié)果顯示了中國(guó)不同區(qū)域不同年份的熒光產(chǎn)品的變化規(guī)律和增減差異；（3）2009-2011年熒光值的峰、谷較NDVI的峰、谷提前出現(xiàn)顯示植被熒光的變化可能比NDVI的變化更加快速和敏感。

關(guān)鍵詞：熒光遙感；變化規(guī)律；GOSAT；OCO-2

一、數(shù)據(jù)來源

（一）GOSAT數(shù)據(jù)

GOSAT溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星于2009年1月23日成功發(fā)射，為太陽同步衛(wèi)星。其傳感器包括TANSO-FTS、TANSO-CAI等。本研究所用的GOSAT熒光產(chǎn)品均是由遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，并且是已經(jīng)剔除了云影響數(shù)據(jù)之后的反演結(jié)果。

（二）OCO-2數(shù)據(jù)

新衛(wèi)星OCO-2與日本GOSAT衛(wèi)星相比，OCO-2最新的三種觀測(cè)模式，使得其數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量都優(yōu)于GOSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)。本研究所用的OCO-2熒光數(shù)據(jù)是在NASA官網(wǎng)的GES DISC上下載，利用IMAP-DOAS算法反演得到的L2級(jí)熒光產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

（三）其他數(shù)據(jù)

同時(shí)相的NDVI數(shù)據(jù)是由NASA官網(wǎng)下載的MODIS NDVI天數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、合成、二次計(jì)算得到的。

二、數(shù)據(jù)處理

GOSAT數(shù)據(jù)精度已經(jīng)得到劉毅等人的驗(yàn)證[1]。反演結(jié)果與中緯度地面觀測(cè)結(jié)果（TCCON）的對(duì)比分析表明：90%的反演誤差小于4 ppm （1%）。

OCO-2數(shù)據(jù)首先需要進(jìn)行熒光值的提取和數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，通過Matlab進(jìn)行熒光值和經(jīng)緯度的批量提取。

NDVI則按照中值檢測(cè)方法對(duì)每一個(gè)月的天數(shù)據(jù)進(jìn)行極端值的監(jiān)測(cè)和剔除，并對(duì)月NDVI數(shù)據(jù)的進(jìn)行批量計(jì)算，最終得到NDVI數(shù)據(jù)。其中中值檢測(cè)公式為：如有

三、結(jié)果與分析

（一）中國(guó)區(qū)域熒光分布規(guī)律

2010年和2015年中國(guó)區(qū)域熒光值較高的地區(qū)主要都分布在中國(guó)西南、東南以及黃河流域以下的部分地區(qū)。其中2010年熒光值較高的地區(qū)主要有河南的南部、湖南和廣東、江西和福建交界地區(qū)、云南的東南部。2015年，中國(guó)熒光值較高的地區(qū)具體有：河南、安徽的南部、湖北、湖南、江西南部、廣西和云南。

中國(guó)的南部的大部分區(qū)域2015年熒光值較高的區(qū)域較2010年有所增加。中國(guó)區(qū)域熒光值2015年較2010年顯著增加的區(qū)域有：安徽南部、西藏東南部、江西和湖南交界地區(qū)。2015年中國(guó)區(qū)域熒光平均值較2010年增長(zhǎng)了20.8個(gè)百分點(diǎn)。

（二）中國(guó)區(qū)域2010年和2015年月際熒光變化規(guī)律

如不考慮兩年的熒光值的月際差異，僅對(duì)熒光值在月際上的變化規(guī)律來研究的話，按照裁剪并統(tǒng)計(jì)出的每月的中國(guó)區(qū)域平均熒光值的大小做出以下圖像：

圖1顯示2010年和2015年兩年熒光值在月際的變化趨勢(shì)大同小異，均在前半年呈明顯的上升趨勢(shì)，在下半年呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，均表現(xiàn)為單峰型規(guī)律。但不同的是2010年峰值出現(xiàn)在6月份，而2015年的峰值出現(xiàn)在7月份。2010年谷值出現(xiàn)在11月，2015年谷值則是出現(xiàn)在12月。

四、結(jié)論分析

（一）2010年和2015年中國(guó)區(qū)域熒光值較高的地區(qū)主要都分布在中國(guó)西南、東南以及黃河流域以下的地區(qū)。其中2010和2015年中國(guó)熒光值較高的地區(qū)也不盡相同。

（二）2010年和2015年兩年熒光值在月際的變化趨勢(shì)大同小異，在前半年的時(shí)間里其熒光值呈明顯的上升趨勢(shì)，在下半年里熒光值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；均表現(xiàn)為單峰型的月際變化規(guī)律。

（三）根據(jù)熒光數(shù)據(jù)和植被歸一化指數(shù)數(shù)據(jù)峰、谷出現(xiàn)的時(shí)間不同可以得出植被的葉綠素?zé)晒饪赡茌^植被指數(shù)更加敏感，能夠較植被指數(shù)更加快速、有效的反映植被的變化狀況。

五、 結(jié)語

植被激光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒獠粌H可以應(yīng)用在植被的分類上[2]，也可以應(yīng)用在其生長(zhǎng)過程、長(zhǎng)勢(shì)等方面的研究。筆者覺得植被葉綠素?zé)晒獾难芯吭谖磥碛锌赡苓\(yùn)用在根據(jù)衛(wèi)星熒光反演產(chǎn)品的特定波段的光譜特征以及不同養(yǎng)分條件對(duì)植被葉綠素?zé)晒獾挠绊懙纫蛩兀梢栽谥脖坏纳L(zhǎng)環(huán)境因素方面進(jìn)行分析等方面。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王冉，劉志剛，楊沛琦.植物日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒膺b感原理及研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2012，27（11）：1221-1228.

[2] 徐彬彬，李德成，石曉日，等.激光熒光遙感系統(tǒng)在地物識(shí)別上的應(yīng)用研究[J].環(huán)境遙感，1992，9（9）：181-192.