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申请/专利权人：南京大学

摘要：本发明公开了基于Sentinel‑2识别甲烷点源逸散羽流及估算甲烷排放速率的方法，属于卫星遥感技术领域，包括：1）使用遥感大数据处理平台下载研究区域相应时间的Sentinel‑2MSI短波红外SWIR波段影像；2）使用B11和B12波段的大气表观反射率信息计算甲烷透过率和甲烷吸收率；3）计算单位甲烷吸收截面，推断卫星指示的甲烷点源逸散羽流中相对于背景的浓度增强值；4）使用HYsplit混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型对甲烷释放单点进行端对端的排放羽流模拟，并与甲烷点源逸散羽流掩膜进行匹配一致性量化；5）根据计算的卫星指示的甲烷羽流浓度增强值和模型模拟的甲烷羽流浓度增强值，估算甲烷排放速率。

主权项：1.一种基于Sentinel-2识别甲烷点源逸散羽流及估算甲烷排放速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据研究区域相应时间的Sentinel-2MSI短波红外SWIR波段影像，获取其几何参数，Sentinel-2MSI短波红外SWIR波段影像包括B11和B12波段；步骤2、利用甲烷吸收波段的差异性，使用B11和B12波段的大气表观反射率信息计算甲烷透过率和甲烷吸收率，初步识别甲烷点源逸散羽流；步骤3、结合HITRAN分子吸收数据库及卫星光谱响应函数，计算单位甲烷吸收截面，并在Beer-Lambert定律基础上推断卫星指示的甲烷点源逸散羽流中相对于背景的浓度增强值△XCH4，进一步识别羽流并提取甲烷点源逸散羽流掩膜；步骤4、基于逸散点位置信息及气象数据，使用HYsplit混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型对甲烷释放单点进行端对端的排放羽流模拟，并与上一步提取的甲烷点源逸散羽流掩膜进行匹配一致性量化，得到最优匹配的模拟羽流增强值；步骤5、根据计算的卫星指示的甲烷羽流浓度增强值和模拟的甲烷羽流浓度增强值，估算甲烷排放速率；步骤3的具体过程如下：步骤31、利用HITRAN分子吸收数据库模拟得到0.1cm-1分辨率下的单位甲烷吸收光谱，再与对应位置的Sentinel-2AB光谱响应函数卷积获得单位甲烷吸收截面数据；步骤32、根据步骤2的公式，利用两个波段辐射率和甲烷浓度增强值的关联构建查找表，具体表达式如下： ；根据计算得出的卫星指示的甲烷浓度增强值，人工划定羽流范围并采用滤波方法进行羽流识别及掩膜提取；步骤4中的具体过程如下：步骤41、基于逸散点经纬度位置信息及ftp获取的全球资料同化系统GDAS气象数据，使用HYsplit混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型中的浓度计算模块对甲烷释放单点进行端对端的排放羽流模拟，其中分辨率设置为，适应Sentinel-2的分辨率，获取模拟期间CH4的浓度扩散分布数据，在模型过程设计中预设若干种排放速率和排放时间，在同一点源获取批量甲烷点源逸散羽流模拟分布数据，并批量提取HYsplit羽流掩膜；步骤42、将上一步提取的HYsplit羽流掩膜与步骤3提取的卫星甲烷逸散羽流掩膜进行匹配一致性量化，得到最优匹配的模拟羽流增强值；步骤5中估算甲烷排放速率的具体表达式如下： ；式中，和分别是Sentinel-2卫星检测到的和HYsplit模型排放模拟的XCH4增强，统一转化为ppb为单位，是HYsplit模型排放模拟中使用的排放速率，单位为kgh。

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