中國區GOSAT與OCO—2熒光產品的對比分析

張帝++宋雅寧++吳鳳連

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

關鍵詞：熒光遙感；變化規律；GOSAT；OCO-2

一、數據來源

（一）GOSAT數據

GOSAT溫室氣體觀測衛星于2009年1月23日成功發射，為太陽同步衛星。其傳感器包括TANSO-FTS、TANSO-CAI等。本研究所用的GOSAT熒光產品均是由遙感科學國家重點實驗室提供，并且是已經剔除了云影響數據之后的反演結果。

（二）OCO-2數據

新衛星OCO-2與日本GOSAT衛星相比，OCO-2最新的三種觀測模式，使得其數據的質量和數量都優于GOSAT衛星數據。本研究所用的OCO-2熒光數據是在NASA官網的GES DISC上下載，利用IMAP-DOAS算法反演得到的L2級熒光產品數據。

（三）其他數據

同時相的NDVI數據是由NASA官網下載的MODIS NDVI天數據進行拼接、合成、二次計算得到的。

二、數據處理

GOSAT數據精度已經得到劉毅等人的驗證[1]。反演結果與中緯度地面觀測結果（TCCON）的對比分析表明：90%的反演誤差小于4 ppm （1%）。

OCO-2數據首先需要進行熒光值的提取和數據格式的轉換，通過Matlab進行熒光值和經緯度的批量提取。

NDVI則按照中值檢測方法對每一個月的天數據進行極端值的監測和剔除，并對月NDVI數據的進行批量計算，最終得到NDVI數據。其中中值檢測公式為：如有

三、結果與分析

（一）中國區域熒光分布規律

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

中國的南部的大部分區域2015年熒光值較高的區域較2010年有所增加。中國區域熒光值2015年較2010年顯著增加的區域有：安徽南部、西藏東南部、江西和湖南交界地區。2015年中國區域熒光平均值較2010年增長了20.8個百分點。

（二）中國區域2010年和2015年月際熒光變化規律

如不考慮兩年的熒光值的月際差異，僅對熒光值在月際上的變化規律來研究的話，按照裁剪并統計出的每月的中國區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大同小異，均在前半年呈明顯的上升趨勢，在下半年呈現明顯下降趨勢，均表現為單峰型規律。但不同的是2010年峰值出現在6月份，而2015年的峰值出現在7月份。2010年谷值出現在11月，2015年谷值則是出現在12月。

四、結論分析

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

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

（三）根據熒光數據和植被歸一化指數數據峰、谷出現的時間不同可以得出植被的葉綠素熒光可能較植被指數更加敏感，能夠較植被指數更加快速、有效的反映植被的變化狀況。

五、 結語

植被激光誘導葉綠素熒光不僅可以應用在植被的分類上[2]，也可以應用在其生長過程、長勢等方面的研究。筆者覺得植被葉綠素熒光的研究在未來有可能運用在根據衛星熒光反演產品的特定波段的光譜特征以及不同養分條件對植被葉綠素熒光的影響等因素，可以在植被的生長環境因素方面進行分析等方面。

參考文獻：

[1] 王冉，劉志剛，楊沛琦.植物日光誘導葉綠素熒光遙感原理及研究進展[J].地球科學進展，2012，27（11）：1221-1228.

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