近日，自然资源部第二海洋研究所何贤强研究员团队及合作者在国际遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment（IF=13.8）上发表了题为“Atmospheric correction of absorbing aerosols for satellite ocean color remote sensing over coastal waters”的研究论文。论文第一作者为自然资源部第二海洋研究所与河海大学联合培养的博士研究生宋梓庚，通讯作者为自然资源部第二海洋研究所何贤强研究员, 合作者包括白雁研究员、王迪峰研究员、李腾副研究员、朱乾坤教授级高级工程师和龚芳高级工程师，以及南京大学的董新奕副教授。
沿海水体水色遥感大气校正受到吸收性气溶胶垂直分布的影响较大，特别是对于蓝光和紫外波段的遥感反射率(Rrs(λ))反演。我们前期构建了吸收性气溶胶垂向分布反演模型（Song, He*, et al., 2020）和吸收性气溶胶光学特性模型（Song, He*, et al., 2022），可以定量反演吸收性气溶胶的垂向高度，并利用海气耦合辐射传输模型模拟吸收性气溶胶情况下的大气顶 (TOA) 反射率（ρt(λ)）和遥感反射率（Rrs(λ)）。在此基础上，该研究基于大量的辐射传输模拟和机器学习模型，提出了一种新的大气校正算法 (OC-XGBRT)，考虑吸收性气溶胶的垂直分布，用于反演蓝光波段的Rrs(λ)，以降低吸收性气溶胶的影响。
OC-XGBRT算法的目标是提升沿海水域在吸收性气溶胶的影响下Rrs(λ)的数据质量。本研究将OC-XGBRT算法应用于MODIS-Aqua水色传感器上，并用SeaBASS和AERONET-OC实测站点数据进行验证，与NASA SeaDAS、POLYMER、OC-SMART大气校正算法进行对比，Rrs(412 nm)、Rrs(443 nm)、Rrs(488 nm)和Rrs(547 nm)的验证结果如图2所示。OC-XGBRT的平均绝对百分偏差(APD)和均方根误差(RMSE)分别小于36.9%和5.5 ×10-4 sr-1，表明OC-XGBRT在沿海和内陆水域能提供更准确的遥感反射率产品。
本研究选取6个典型近海区域（西非沿岸，波斯湾，美洲东、西海岸，黑海，、中国渤黄海）进行定量评估。图3所示为波斯湾的结果，OC-XGBRT的校正结果与NASA产品相比有明显的改善，Rrs(412 nm)和Rrs(443 nm)不再出现负值的情况，并且与实测值比较接近。OC-XGBRT在6个典型区域的应用结果进一步表明，在吸收性气溶胶的情况下，与NASA产品相比，OC-XGBRT的Rrs(412 nm)和Rrs(443 nm)质量均有显著提高。此外，OC-XGBRT算法能够显著增强蓝光波段Rrs(λ)的空间覆盖，具有处理存在吸收性气溶胶的情况下水色遥感数据的潜力。
论文引用：
Song, Z., He, X.*, Bai, Y., Dong, X., Wang, D., Li, T., Zhu, Q., & Gong, F. (2023). Atmospheric correction of absorbing aerosols for satellite ocean color remote sensing over coastal waters. Remote Sensing of Environment, 290, 113552.
