地球同步卫星Himawari-8在逐时大气气胶光学厚度-气象科技研究.PDF

地球同步衛星 （Himawari-8 ）在逐時大氣氣膠光學厚度 之反演與分析 1 1 2 2 1,2 張淵翔 、孫達旻 、張國恩 、曾聖凱 、林唐煌 1 國立中央大學太空及遙測研究中心 2 國立中央大學太空科學研究所 摘 要 最新一代地球同步氣象衛星—向日葵八號（Himawari-8, H-8 ）已於2014 年發射，並在 2015 年7 月4 日正式運作，其裝載著高像素紅外線成像儀（Advanced Himawari Imager, AHI ）， 可提供高達 16 個不同波長的光學頻道、1 公里空間解析度以及涵蓋整個東亞和太平洋地區 每 10 分鐘一筆超高時間解析度的影像資料，因此若能藉由氣膠光學厚度（Aerosol Optical Depth, AOD ）對於向日葵八號衛星資料反演機制的建立，即能有效應用氣膠光學厚度與懸浮 微粒濃度的轉換關係，進一步提供大範圍即時的空氣品質資訊。因此，本研究最主要的目的 在於透過事先建立好的參考影像反射率及背景氣膠光學厚度資料庫，經由初步過濾雲蔭的步 驟，搭配時間序列疊代對比演算法，反演大範圍且即時的目標影像氣膠光學厚度。 初步結果與MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS ）的氣膠光學厚度 產品比對後，顯示有相當之空間分佈匹配性，然而如果進一步與地面測站 AErosol Robotic NETwork （AERONET ）觀測資料進行比較的話，還是會發現到有些微高、低估的情形發生， 研判為受到選取視窗內的雲蔭比例以及地物種類複雜程度之影響，導致反演過程中有些許的 誤差產生，但整體的反演結果還是具備相當之精確性與可信度，可用於提供不同頻道且高時 空解析的向日葵八號衛星氣膠光學厚度產品。同時，一旦氣膠光學厚度與懸浮微粒濃度轉換 關係式建立後，持續進一步透過衛星資料來監測長時間大範圍空氣品質汙染的程度，將是本 研究未來最重要的任務之一。 關鍵詞：氣膠光學厚度、向日葵八號衛星/高像素紅外線成像儀、高時間疊代對比演算法、 MODIS 、AERONET 星資料氣膠光學厚度求取上，因此特別針對對比法進 一、前言 行介紹。 現行透過衛星資料來反演氣膠光學厚度的方法 一般來說，若在地表物不隨時間改變的前提下， 有非常多種，包括：暗物法（Dark Target Method, DT ）、 假設衛星不同時間所觀測到之顯反射率差異，主要為 深藍頻道法（Deep Blue Method, DB ）、Merged 氣膠濃度改變影響所致，並透過此差異進而求取氣膠 、 、對比法（ 光學厚度之方法，即所謂的對比法。此方法來自於氣 algorithm MAIAC algorithm Contrast Reduction Method, CRM ）以及其他相關大氣校正模式 膠對於大氣會產生模糊效應（Blurring Effect ）的影響， 與統計方法等方式求取，目前學術界氣膠光學厚度反 當高反射率物體，因大氣散射影響，衛星所接收到的 演多以暗物法、深藍頻道法與對比法可信度與使用性 反射率會減少；而相反地，當低反射率物體，透過大 最高，而本篇研究則嘗試將對比法套用於地球同步衛 氣散射影響，則為增加衛星接收到的物體反射率，因 1 此基於這樣的效應，當氣膠濃度高