一种大气甲烷探测敏感性分析方法

(一)本发明涉及的是一种大气甲烷探测敏感性分析方法，在大气甲烷含量的遥感探测及含量的反演方面具有重要意义，属于大气光学遥感。

背景技术：

0、(二)背景技术

1、甲烷作为全球第二大温室气体，具有增温快、寿命短的特点，作为“强效温室气体”的甲烷在大气中增长速度极快，在甲烷的排放源中，其中有80％的生物源是由泥泞的沼泽和水稻田动物排泄物等生物产生的，其余的20％的非生物源主要来自石油、天然气和煤炭开采等人类活动。为达成“碳达峰、碳中和”的目标，甲烷含量的探测起着至关重要的作用。

2、大气甲烷探测的方法主要有卫星遥感检测的方法，利用卫星遥感探测有速度快、覆盖范围广、获取信息丰富等优势，可以实现高精度、高时空分辨率且全球覆盖的大气甲烷浓度检测。近二十年来，全球对大气ch4卫星遥感探测的热度不断升温，也发射了一系列ch4探测卫星，探测手段越来越丰富，传感器的性能也在不断优化。从低轨到高轨、从被动到主动、从单一到协同，空间分辨率与时间分辨率越来越高，探测通道也越来越丰富。为了能够实现精确反演，开展大气甲烷探测敏感性分析，获取探测仪器的参数设置，成为甲烷探测研究的重点。

3、本发明在以上技术背景的基础上，提出了一种大气甲烷探测敏感性分析方法，该方法通过sciatran辐射传输模型模拟大气辐射传输过程，得到大气甲烷遥感仿真数据，通过改变各项参数进行敏感性分析，准确且全面地识别影响大气甲烷探测的敏感参数并计算其影响范围，为大气甲烷含量的精准反演提供有效参考。

技术实现思路

0、(三)技术实现要素：

1、本发明公开一种大气甲烷探测敏感性分析方法

2、本发明实现的目的是：

3、步骤s1，根据实际探测环境及模式要求，在sciatran辐射传输模型内设置初始参数，模拟大气辐射传输过程，得到标准大气环境下的甲烷光谱。

4、步骤s2，采用改变单一变量的方法，更改sciatran辐射传输模型中的地表参数、大气参数、气溶胶参数和观测几何参数，利用辐射传输软件，计算得到改变变量后的甲烷光谱，构建甲烷敏感性参数数据集。

5、步骤s3，对比敏感性大气甲烷光谱和标准大气甲烷光谱吸收线位置及强度；

6、步骤s4，分别计算不同参数下的敏感性大气甲烷光谱与标准大气甲烷光谱的平均辐亮度，利用差值比公式计算不同参数下的平均辐亮度差值比，绘制不同参数下的甲烷辐亮度差值比，分析得到大气甲烷探测过程中个敏感参数的影响。

7、s1和s2中所述的大气甲烷光谱模拟数据获取过程，其流程图如图2所示，设置sciatran辐射传输模型内相应计算模块参数，模拟大气辐射传输过程，获得大气甲烷光谱模拟数据。

8、大气甲烷光谱中的吸收线的位置与深度中蕴含了大气甲烷信息，因此在s3所述的对比中，如果发现敏感性大气甲烷光谱与标准大气甲烷光谱的吸收线的位置或深度有明显差异，则对应的参数为影响甲烷探测的敏感性参数。

9、本发明的有益效果：本发明是基于辐射传输模型计算的仿真光谱数据进行大气甲烷探测敏感性分析，通过分析大气甲烷光谱的吸收线和辐亮度变化，准确且全面地识别了影响大气甲烷探测的敏感参数并计算其影响范围和影响规律，为大气甲烷探测仪器的研发和大气甲烷含量精确反演算法的优化提供了保障。

技术特征：

1.一种大气甲烷探测敏感性分析方法，其特征在于，所述步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种大气甲烷探测敏感性分析方法，其特征在于：所述步骤s1中，利用sciatran辐射传输模型仿真得到大气甲烷光谱，根据探测环境要求，设定辐射传输模型中的地表参数、观测几何和气溶胶等参数。

3.根据权利要求1所述的一种大气甲烷探测敏感性分析方法，其特征在于：所述步骤s2，为确定各参数对于甲烷光谱的影响，仿真采用控制变量法，改变单一变量后，观测甲烷辐亮度光谱的影响，以得到甲烷光谱敏感性数据集。

4.根据权利要求1所述的一种大气甲烷探测敏感性分析方法，其特征在于：所述步骤s3中，对比敏感性大气甲烷光谱和标准大气甲烷光谱吸收线的强度变化和谱线深度，总结曲线变化规律，建立敏感性从参数数据集。

5.根据权利要求1所述的一种大气甲烷探测敏感性分析方法，其特征在于：所述步骤s4中，对得到的改变参数后的甲烷光谱进行分析，计算标准大气甲烷辐亮度与改变参数后的甲烷辐亮度光谱进行差值计算，得到甲烷光谱的敏感性参数和影响的范围。

技术总结本发明提供的是一种大气甲烷探测的敏感性分析方法。其特征是：利用SCIATRAN辐射传输模型计算得到标准大气的甲烷光谱；在确定太阳辐射强度的前提下，控制单一变量，分别改变影响甲烷探测的参数，模拟计算不同参数下的甲烷光谱，构建相应的敏感性参数集；计算不同观测参数下的甲烷辐亮度光谱与标准大气甲烷的平均辐亮度的差值比，绘制各参数的甲烷辐亮度光谱与标准大气甲烷辐亮度光谱的差值曲线，以此得到大气甲烷探测的敏感性分析及最佳探测参数。本发明可用于确定近地面甲烷探测器的参数设置，为探测仪器的参数确定和大气甲烷含量的反演算法优化提供了有效保障。技术研发人员：叶松,马丽,张紫杨,李树,王新强,王方原受保护的技术使用者：桂林电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29