Légköri hatások a műholdas távérzékelésben, reflektív tartomány Nem minden fény éri el a felszínt És nem minden visszaverődő éri el a műszert. Extinkció.

Az előadások a következő témára: "Légköri hatások a műholdas távérzékelésben, reflektív tartomány Nem minden fény éri el a felszínt És nem minden visszaverődő éri el a műszert. Extinkció."— Előadás másolata:

1 Légköri hatások a műholdas távérzékelésben, reflektív tartomány Nem minden fény éri el a felszínt És nem minden visszaverődő éri el a műszert. Extinkció a be- és kisugárzási utakon. Szórás + abszorpció A légkörben szóródó sugárzás egy része a műszerbe jut anélkül, hogy kölcsönhatásba kerülne a felszínnel

2 A sugárzás útjai-2 A diffúz beeső sugárzás direkt útjai A szomszédos területekről visszavert, a légköri szóráson keresztül a műszerbe jutó sugárzás

3 A sugárzás útjai-3 A szomszédos területekről visszavert, a vizsgált felületetet megvilágító diffúz sugárzás útjai. A továbbiakban tekintsük A 6S légköri transzmisszó modell filozófiáját és alapvető formuláit, mert MODIS felvételeknél a 6S-ből származó LUT (look-up table) függvények használatosak a légköri korrekcióra, és egyes légköri paraméterek számítására

4 A 6S modell A modell alapja: A molekuláris abszorpció pontos leírása (HITRAN) A szórási folyamatok pontos leírása (Rayleigh, Mie) A két jelenség csatolása közelítő módszerrel

5 Légköri gázok O 2, N 2, O 3, CO 2, H 2 O, CH 4, N 2 O. A víz és az ózon eloszlása idő és helyfüggő, a többi gáz egyenletesen keveredik. Molekuláris abszorpció, forgási, rezgési, forgási-rezgési, és elektron állapot átmenetek. Az energia ebben a sorrendben nő (MW, FIR, NIR, VIS-UV). HITRAN (HIgh-resolution TRANsmission molecular absorption database ), elég ezt 1nm-es-re lebutítani az adott spektrális sávoknál. H 2 O: λ>0.7μm, O 3 : λ 1μm, O2 : erős vonal 0.7μm körül, CH 4 sávok 2.3 μm és 3.35 μm, NO 2 : 2.9 μm és 3.9 μm.

6 Légköri fényterjedés geometriája, a transzmisszó formulái a 6S-ben Diffúz transzmittancia A teljes normalizált megvilágítás, a légkör szférikus albedóját, S-et bevezetve:

7 Légköri fénytranszmisszó formulái a 6S-ben (2)

8 Légköri fénytranszmisszó formulái a 6S-ben (3), környezeti hatás c index a céltárgy, e index a környezetére vonatkozik, a képletek kifejezik a céltárgyról származó direkt és a környezetéről visszaverődő diffúz sugárzást Az integrál számítása mindenképpen bonyolult és időigényes Közelítés: átlagos ρ e -t használunk a célponttól egy adott távolságon belül

9 A transzmisszió számolása, „successive order of scattering” N+1-szer szóródó intenzitások (transzmisszió) kiszámítása az n-szer szóródóakból, majd az összes kiszámolt tag összeadása Kiindulás a direkt transzmissziós tag (e -… ) Mindezt 13 légköri rétegre külön számolja és összegzi. A rayleigh és a Mie szórás együtt kezelendő, eredmény a ρ R+A, bár a ρ R számolható külön, lásd következő dia.

10 A légköri visszverődés, Rayleigh szórás Izotróp szórás esetén Chandrasekhar mutatta be, hogyan terjeszthető ki a kis τ-ra kapott eredmény nagyobb értékekre A transzmissziós függvény közelítése, Eddington módszerével, Feltételek: konzervatív szórás (λ=konst.), és szimmetrikus. Ebből a szférikus albedó is megkapható az optikai mélység könnyen számolható függvényeként a következő formulából:

11 Szórási paraméterek előre definiált modelekkel: Kontinentális (Continental), Tengeri (Maritime) és Városi (Urban)+ égő növényzet, sivatagi háttér, sztratoszférikus. Ezek a 4 alapvető komponens keverékei: Porszerű (Dust-like) Óceáni (Oceanic) Vízben oldható (Water-soluble) Korom (Soot) Aeroszolok a légkörben A különbségek a részecskeméretekben és alapvető optikai paraméterekben vannak

12 A reflektancia (két)irányfüggése, BRDF A képletben látszó reflektancia direkt része. A 6S-ben kiszámolják a légkör-BRDF csatolást, a „Successive Orders of Scattering” módszerrel. Az „n”-szer szóródó tagokat külön számolva az „n- 1”-edikből, összegezve. A konkrét fizikai paraméterek biztosítják a konvergenciát.

13 Az abszorpció és szórás együttes számítása A gázok nagy részét mint egy transzmissziós szorzót veszi figyelembe O3: magasan van, ahol egyik szórásfajta sem jelentős, ezért az oda és visszaúton való transzmissziójával szorzunk: Tg O3 (θ s,θ v,U O3 )O3 H 2 O, CO 2 csak nagyobb hullámhosszokon nyel el, a Rayleigh-vel nem keveredik, a Mie-szórásnak nagy előre mutató része van, ezért a szórási utak közeliek a direkt utakhoz→ itt is lehet szorozniH 2 OCO 2 Az O 2 csak nagyon keskeny sávban abszorbeál.O 2 Szimulációval ellenőrizték, hogy nem ad ez a közeltés lényeges eltéréseket a transzmisszióra. Nagyobb eltérés súroló szögeknél adódik A víz hatása a légköri reflexióra, ha az aeroszol réteghez képest lejebb, ugyanott vagy felül van

14 H 2 O transzmisszió abszorpció

15 O 3 transzmisszió abszorpció

16 CO 2 transzmisszió abszorpció

17 O 2 transzmisszió abszorpció

18 N 2 O transzmisszió abszorpció

19 CH 4 transzmisszió abszorpció