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申请/专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院

摘要：本发明提供了一种基于MAX‑DOAS的50米分辨率痕量气体廓线反演方法，包括以下步骤：S1、输入原始光谱，通过光谱拟合获得O4斜柱浓度以及气体斜柱浓度；S2、所述O4斜柱浓度结合气溶胶先验廓线通过蒙特卡罗采样算法第一次反演计算得到气溶胶廓线；S3、所述气溶胶廓线结合气体斜柱浓度、气体先验廓线通过蒙特卡罗采样算法第二次反演计算得到痕量气体廓线。本发明实现了痕量气体廓线分辨率由200m提升为50m，极大降低了反演算法的平滑误差，提升了立体分辨率。另外，本发明采用蒙特卡罗方法替代高斯牛顿迭代求解，蒙特卡罗求解过程通过调整采样次数，使得算法的解更加接近全局最优解，提高了算法的可靠性和精度，提升了算法的计算效率。

主权项：1.一种基于MAX-DOAS的50米分辨率痕量气体廓线反演方法，其特征在于，所述反演方法包括以下步骤：S1、输入原始光谱，通过光谱拟合获得O4斜柱浓度以及气体斜柱浓度；S2、所述O4斜柱浓度结合气溶胶先验廓线通过蒙特卡罗采样算法第一次反演计算得到气溶胶廓线；S3、所述气溶胶廓线结合气体斜柱浓度、气体先验廓线通过蒙特卡罗采样算法第二次反演计算得到痕量气体廓线；所述蒙特卡罗采样算法的两次反演计算过程为：均使用最小化价值函数： 其中，y为MAX-DOAS观测值，F为辐射传输模型模拟值，εy表示观测值y的误差，xp表示大气成分的先验廓线，εp表示先验廓线的误差项，其中m，n分别表示网格化模型的高度格点层数；上述反演需要使用到辐射传输模型来模拟气体在大气中的真实立体分布状态，大气辐射传输模型模拟值F受到观测、气象、观测误差多种影响，计算简化为如下模型：Fy＝Ky，b+ε2；上式中K表示各仰角下的权重函数，y，b，ε分别表示观测、气象、观测误差三项影响因素；权重函数K具体形式可表示模型对于各分量的偏导数为： 其中i表示仰角为i时的模拟值，j表示高度格点层数；采用蒙特卡罗随机抽样模型求解1式，采用权重因子α衡量模型和先验之间的关系，解的表现形式为： 其中K和VCD为辐射传输模型模拟的输出，这两项综合了观测与模拟的结果，xp为先验廓线，Bo×表示盒子模型的高度格点数量，Ea表示观测仰角数量，||K||和||xp||分别表示权重函数与先验廓线的一阶范数，通过归一化的除式构造可以获得对应的线型，对于相同的价值函数处的值xα与x，满足：||xα-x||→07；该算法的误差可分为先验误差SP、测量误差SM和模型误差SK，总误差Stotal服从误差传递公式，其中先验误差SP与模型误差SK，通过权重因子α计算： 总误差Stotal服从误差传递公式，可表示为：

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