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利用MODIS资料反演
兰州地区
不同季节AOD的研究
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大气气溶胶的气候和环境效应是当前大气科学及相关领域研究的热点问题。对气溶胶在地面进行观测能够得到其较为准确的光学特性信息,但是这种方法只能在有限的地面站点进行,不可能得到良好的空间覆盖和三维空间分布信息。而利用卫星遥感可以弥补地面观测的不足。基于对气溶胶特性在全球变化、区域环境研究中的重要性的深入认识,上个世纪末国际上实施了EOS等一系列卫星观测计划,以获取气溶胶光学特性的全球分布、气溶胶直接强迫和间接强迫的季节和年变化。MODIS探测器是EOS卫星Terra和Aqua上搭载的一个重要仪器,提供的扫描资料每1~2天覆盖全球一次,为反演有关气溶胶等提供了丰富的数据信息。NASA已经发布了气溶胶光学厚度(AOD)和其他光学特性的分辨率为10km的全球分布产品,为气候研究和区域尺度的大气污染研究提供了丰富的信息,然而对于城市尺度的颗粒物污染研究来说,分辨率远远不够。 本文利用MODIS资料、Kaufman扩展的暗像元方法反演了兰州市及周边地区2005年5月至2006年4月不同季节晴空天气条件下的高分辨率(2.5km)的气溶胶光学厚度(AOD),分析了其空间分布和季节变化特征;通过多波段太阳光度计的地面观测对AOD反演结果进行了检验,并分析了其误差来源;运用WalthallBRDF模式对2006年春季MODIS资料进行了BRDF订正的气溶胶光学厚度反演试验研究,初步分析了地表双向反射特性对MODIS资料反演气溶胶光学厚度的影响。以上工作为利用MODIS遥感资料进一步研究西北地区气溶胶性质积累了一些经验和进行了有益的探索。主要研究结果如下: 1.气溶胶光学厚度的反演结果表明,1)一般情况下,兰州市气溶胶光学厚度有两个高值区分别位于西固区和城关区,七里河区有时也会出现高值区,而气溶胶光学厚度最大值通常出现在西固区,这与实际污染源的分布是一致的;2)兰州地区春季气溶胶光学厚度分布受沙尘天气的影响大;从大范围的反演结果看,市区范围的气溶胶光学厚度明显比周边地区大很多。 2.2005年4月至2006年4月在兰州大学本部利用多波段太阳光度计连续进行了地面观测,观测资料计算的550nm波段气溶胶光学厚度结果显示,2005年4月底气溶胶光学厚度开始减小,5月至9月气溶胶光学厚度维持在相对较小的状态;10月份气溶胶光学厚度开始增大,持续到2006年4月初气溶胶光学厚度都相对较大,其中2005年11月底至12月气溶
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气溶胶光学厚度和地面总辐射强迫反演研究
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本文进行了兰州地区气溶胶光学厚度的反演及气溶胶辐射效应的模拟研究。采用11天的MODIS资料和Kaufman扩展的暗像元法,通过6S辐射传输模式,反演了兰州地区1万km2范围波长550nm气溶胶光学厚度。将反演结果与地面多波段太阳光度计观测分析值进行了比较,对误差进行了定量估计。在此基础上,利用反演的气溶胶光学厚度和6S模拟计算地面总辐射通量,估计辐射强迫。首先,将模拟的兰州大学本部和榆中校区一天中不同时次地面总辐射通量与观测值进行比较。然后,进行地面总辐射强迫的模拟试验。本文工作为我国西北地区气溶胶光学厚度的反演积累了经验,并对气溶胶辐射强迫进行了有益的探索。 (1)将反演的11天兰州大学本部测点的550nm光学厚度与光度计观测分析值比较可知,其中有10天反演误差都在合理的范围内,有1天反演误差较大。11天兰大本部点平均光学厚度反演值为0.366,观测值为0.355,相对误差为3.1%。 (2)从11天550nm光学厚度分布看,兰州市区都有一个很明显的光学厚度大值区;临夏市和一些县城所在地也常常是光学厚度高值中心。在固体水和液体水表面,反演出现了不合理现象。 (3)模拟的兰大本部和榆中校区一天中不同时次地面总辐射与观测值的变化趋势基本符合;总体看来,模拟值与观测值误差较小。 (4)兰大本部不同时次的光学厚度都大于榆中校区的,而相应的地面总辐射都小于榆中校区的。一天中,两地总辐射之差绝对值最大112.7W/m2,最小10.8W/m2。 (5)11天地面总辐射强迫分布和光学厚度分布一致,光学厚度大的地方,地面总辐射强迫也大,地面总辐射强迫为负值;11天中,兰大本部点地面总辐射强迫绝对值最大92.0W/m2,相对无气溶胶时减少了10.6%,最小的也有51.6W/m2,相对无气溶胶时减少了5.5%;有4天到达地面的总辐射模拟值和观测值比较接近。
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