1. Aura卫星及其搭载的传感器
Aura (在拉丁文中表示空气)于2004年7月15日发射升空,是由多个国家的航空航天局共同研制的科学探测卫星,是继Terra和Aqua(搭载有MODIS传感器)后的又一颗重要的对地观测系统(EOS)卫星。其主要任务是开展对地球臭氧层、空气质量和气候变化的观测和研究。Aura是近极地、太阳同步轨道卫星,设计寿命为6年,围绕地球一圈约为100分钟左右,重复观测周期为16天。轨道斜角为98.2度,过境时间为当地下午1点45分,一天绕地飞行14或者15圈(表1.1)。在Aura卫星上供搭载了四个对地观测仪:高分辨率动态临边探测器(HRDLS)、微波临边探测器(MLS)、对流层放射光谱仪(TES)、臭氧监测仪(OMI)。
表1.1 Aura轨道参数
项目 | 参数 |
轨道高度 | 705km |
倾斜角 | 98.2度 |
过境时间 | 13:45 |
日轨道数 | 14/15圈 |
重复周期 | 16天 |
2.OMI仪器介绍
OMI是美国国家航空航天局(NASA)于2004年7月15日发射的Aura地球观测系统卫星上携带的4个传感器之一。OMI由荷兰和芬兰与NASA合作制造,是GOME和SCIAMACHY的继承仪器,轨道扫描幅为2600km,空间分辨率是13kmx24km,一天覆盖全球一次。如表1. 2, OMI有三个通道,波长覆盖范围为270-500nm,平均光谱分辨率为0.5m。该传感器主要监测大气中的臭氧柱浓度和廓线、气溶胶、云、表面紫外辖射,还有其它的痕量气体,如N02、S02、HCHO、BrO、0C10等(表1.3)。OMI有产品等级分为:Level 1B、 Level 2、 Level 2G、 Level 3。
特别指出的是:OMI区分多种气溶胶类型例如烟雾、粉尘、硫酸盐,OMI二级(L2)气溶胶产品为OMAERO和OMAERUV,产品包含气溶胶光学厚度、单次散射反照率、气溶胶指数等数据集。
表1.2 OMI的性能参数
项目 | 参数 |
可见光 | 350~500nm |
紫外光(UV1) | 207~314nm |
紫外光(UV2) | 306~380nm |
光谱分辨率 | 1.0~0.45nm |
光谱采样点个数 | 2~3 |
视场扫描角 | 114° |
瞬时视场 | 3km |
功率 | 66W |
物理尺寸 | 50×40×35cm |
表1.3 OMI卫星遥感产品
产品名称 | 单位 | 准确率 绝对::相对 | 时间分辨率 | 水平分辨率 分辨率::覆盖范围 | 垂直分辨率 分辨率::覆盖范围 |
福亮度 | W/cm2/sr | 3%::1% | 一次/天 | 13×24km::GD | 无 |
臭氧总量 | DU | 3%::1.5% | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
臭氧廓线 | Ppmv | 10%::10% | 一次/天 | 13×8km::GD | 6km::20-45km |
对流层臭氧柱总量 | DU | 25%::10% | 一次/天 | 52×48km::60S~60°ND | 柱总量 |
地表UVB通量 | w/m2 | 10%::10% | 一次/天 | 13×24km::GD | 地面 |
云散射层气压 | hPa | 100hPa::30hPa | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
AOT(气溶胶光学厚度) | 无量纲 | 0.1::0.05 30%:; 10% | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
气溶胶单次散射反照率 | 无量纲 | 0.1::0.05 | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
SO2 | Mol/cm2 | 50%::20% 30%::20% | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
NO2 | Mol/cm2 | 2×1016:: 2×1016 30%::20% | 一次/天 | 26×48km::GD | 柱总量 |
HCHO | Mol/cm2 | 35%::25% | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
BrO | Mol/cm2 | 25%::25% | 一次/天 | 13×24km::GD | 柱总量 |
OCIO | Mol/cm2 | 15%::10% | 一次/天 | 26×48km::V | 倾斜柱总量 |
3.OMI数据下载和读取
OMI数据可以再NASA官网下载,数据产品实时更新,下载地址为:https://disc.gsfc.nasa.gov/
OMI数据格式为HDF5,可以利用ENVI5.x直接打开也可以利用IDL读取。
ENVI5.x提供了打开HDF5文件功能(File->Open As->Generic Formats->HDF5 ),图1为打开的OMI二级气溶胶产品OMAERO。
图1 ENVI5.1中打开OMI气溶胶产品OMAERO
图2 OMDOAO3产品展示
4.OMI命名介绍
OMI气溶胶产品(OMAERO和OMAERUV)产品的名称为:
OMI-Aura_L2-OMAERO_2012m0101t0536-o39697_v003-2012m0529t014335.he5
OMI-Aura_L2-OMAERUV_2013m1218t0327-o50137_v003-2013m1218t093954.he5
这里以OMI-Aura_L2-OMAERO_2012m0101t0536-o39697_v003-2012m0529t014335.he5
为例介绍命名规则:
命名规则:《InstrumentID》_《DataType》_《DataID》_《Version》.《Suffix》
《InstrumentID》 = OMI-AURA(卫星仪器名称)
《DataType》 = L2-OMAERO或者L2-OMAERUV(产品等级和名称)
《DataID》 = 2012m0101t0536-o39697(获取日期2012年1月1日)
《Version》 = v003-2012m0529t014335(版本为003,产品处理日期2012年5月29日)
《Suffix》 = he5(数据扩展名)