安光所在利用深度學(xué)習(xí)反演氣溶膠垂直分布上取得進(jìn)展
時(shí)間：2025-03-20 作者：王宇軒
近期,中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所光學(xué)遙感研究中心遙感信息表征團(tuán)隊(duì)在高光譜氧A吸收波段反演氣溶膠垂直分布方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《基于OCO-2 O2 A波段觀測(cè)的LSTM和Transformer組合模型改進(jìn)氣溶膠垂直分布反演》為題,發(fā)表于遙感領(lǐng)域國(guó)際知名期刊Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing。
針對(duì)大氣氣溶膠垂直分布時(shí)空變化顯著、傳統(tǒng)遙感方法反演精度受限的難題,研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將深度學(xué)習(xí)技術(shù)引入大氣遙感領(lǐng)域。該研究基于對(duì)氣溶膠垂直分布敏感的OCO-2衛(wèi)星氧A波段高光譜數(shù)據(jù),構(gòu)建了融合長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)(LSTM)與 架構(gòu)的混合機(jī)器學(xué)習(xí)模型。為優(yōu)化算法性能,團(tuán)隊(duì)特別開(kāi)發(fā)了基于物理信息量的波段優(yōu)選方法,有效降低了輸入數(shù)據(jù)的維度復(fù)雜度。
研究選取非洲大陸及鄰近海域?yàn)槭痉秴^(qū)域,通過(guò)激光雷達(dá)CALIOP觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明:新型算法反演的氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)均方根誤差降至0.0284(相關(guān)系數(shù)0.6893),氣溶膠層高度(ALH)均方根誤差僅為0.952(相關(guān)系數(shù)0.7866),反演結(jié)果具有很好的一致性,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)反演方法。該成果不僅提升了氣溶膠垂直分布參數(shù)的定量反演精度,也為大氣輻射傳輸模擬提供了更可靠的數(shù)據(jù)支撐。
博士研究生王宇軒為論文第一作者,孫曉兵研究員與黃紅蓮副研究員為論文通訊作者。
文章鏈接: https://ieeexplore.ieee.org/document/10930835
基于信息量的波段選擇過(guò)程
氣溶膠光學(xué)厚度AOD和氣溶膠垂直分布ALH的反演結(jié)果