CARPI专刊|云、大气辐射和再生能源应用平台（CARE）云反演算法
文章来源于：大气科学进展AASCitation
Letu, H., and Coauthors 2024: Cloud Top Pressure Retrieval Using Polarized and Oxygen A-band Measurements fromGF5 and PARASOL Satellites, Adv. Atmos. Sci., 41, 680-700. doi: 10.1007/s00376-023-2382-5.
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CARPI专刊|云、大气辐射和再生能源应用平台（CARE）云反演算法：基于GF-5\DPC和PARASOL\POLDER数据偏振和O2A带联合云顶压强反演算法
摘 要
云顶压强是影响云辐射效应的关键云参数之一，准确探测或反演云顶压强是开展数值天气预报与气候模式模拟的前提条件。当前星载多角度偏振传感器可以利用490nm处的偏振特性或O2- A带(763和765nm)的吸收效应反演云顶压强。但是,由于不同反演方法在某些情况下存在的局限性，会导致两种反演方法获得的云顶压强反演结果存在差异。尤其在低薄云的反演中二者均存在较大不确定性，可能会导致后续的应用中出现误报。本研究提出了一个同时考虑O2-A带和多角度偏振信息的联合反演算法，利用高精度激光雷达CALIOP数据作为真值，结合多通道偏振和非偏振反射率信息构建随机森林模型。并通过分析发现，随着云光学厚度（COT）的增加，偏振反射率趋于饱和的特性。因此通过大量的模拟，对光学薄云（COT<10）的偏振反射率立了拟合关系，以提高算法的稳定性。将协同方法应用于POLDER和DPC数据，与CALIOP数据的对比中RMSEEPOLDER=205.176 hPa、RMSEDPC=171.141 hPa、R2POLDER=0.636、R2DPC=0.663，RMSE和R2均高于MODIS和POLDER官方产品。验证结果表明，该算法在POLDER和DPC数据的应用均表现出了良好的性能。该算法有望在遥感、大气辐射和更新能源云应用(CARE)平台中作为云遥感算法，为大气相关领域提供数据支持。
关键词：大气遥感，云顶压强，多角度偏振，O2-A吸收带，GF-5/DPC，PARASOL/POLDER-3
图1 2013年1月2日全球云顶高度对比：(a) POLDER真彩图；(b) POLDER云相态;(c)本研究CTP结果；(d) MODIS CTP， (e) POLDER氧气压强，(f) POLDER瑞利压强.亮点1. 本文通过联合多角度偏振和O2-A吸收带的观测信息,为云顶压强反演提供了比仅利用单一通道更丰富的光学信息源。2. 以高精度激光雷达数据作为真值，开发了基于机器学习的云顶压强反演算法。3. 新算法可以应用于DPC和POLDER数据，反演精度较之前的POLDER官方云顶压强产品有所提高。
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