中國(guó)地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性及輻射強(qiáng)迫的衛(wèi)星遙感觀測(cè)研究.pdf

1、本文綜合利用地基和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性及其直接輻射強(qiáng)迫進(jìn)行了研究。首先利用中國(guó)地區(qū)太陽(yáng)分光計(jì)觀測(cè)網(wǎng)(CSHNET)和氣溶膠自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)(AERONET)的地基觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)多角度成像光譜輻射計(jì)(MISR)氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)產(chǎn)品在中國(guó)地區(qū)的適用性進(jìn)行了全面系統(tǒng)的評(píng)估驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合MODIS和MISR傳感器分布給出了整個(gè)中國(guó)和北方地區(qū)沙塵氣溶膠光學(xué)厚度的時(shí)空分布特征，并對(duì)華北城市上空的AOD與污染物濃度(PM10)之

2、間的關(guān)系進(jìn)行了分析探討;最后結(jié)合地基、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及輻射傳輸模式對(duì)華北地區(qū)污染過(guò)程和沙塵過(guò)程的氣溶膠光學(xué)特性及其直接輻射強(qiáng)迫進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。得到如下結(jié)論： 1、MISR氣溶膠光學(xué)厚度產(chǎn)品能較好反映中國(guó)陸地上空的大氣氣溶膠狀況，適用于中國(guó)大部分地區(qū)(東北和蘭州除外)，特別是西北地區(qū)，充分說(shuō)明MISR傳感器具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其氣溶膠反演算法適用于亮地表。當(dāng)AOD值較小時(shí)，MISR，反演結(jié)果比較準(zhǔn)確，但當(dāng)AOD較大時(shí)，MISR反

3、演結(jié)果基本一致偏低，系統(tǒng)偏差較大。具體對(duì)比結(jié)果為：對(duì)于不同地理區(qū)域，MISR反演值明顯偏低的區(qū)域主要出現(xiàn)在華東、西南、東北地區(qū)：對(duì)于不同地表特征，反演值系統(tǒng)偏低以農(nóng)田和森林最為顯著；對(duì)于不同季節(jié)，MISR在夏季系統(tǒng)偏差最小，冬季最大。MISR氣溶膠反演誤差在中國(guó)區(qū)域主要是由氣溶膠特性參數(shù)設(shè)定引起的，如MISR反演的單次散射反照率在中國(guó)區(qū)域基本都在0.96以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面站反演結(jié)果，因此在中國(guó)區(qū)域需對(duì)MISR氣溶膠算法中的氣溶膠模式作進(jìn)

4、一步改進(jìn)和完善。 2、MODIS和MISR的氣溶膠光學(xué)厚度在整個(gè)中國(guó)地區(qū)的空間分布特征基本一致，AOD高值區(qū)主要分布在華北、華東和四川盆地，其中在華北地區(qū)分布范圍最廣。北方地區(qū)沙塵氣溶膠從2001-2007年總體呈弱下降趨勢(shì)，其西部地區(qū)的下降趨勢(shì)較東部地區(qū)要明顯一些。華北城市AOD和PM10兩個(gè)物理量都反映出，近幾年城市上空空氣質(zhì)量較好的天數(shù)呈增加趨勢(shì)，但值得注意的是，近幾年來(lái)AOD大值出現(xiàn)的天數(shù)呈增加趨勢(shì)，而PM10呈下降趨

5、勢(shì)，這說(shuō)明重度污染時(shí)，主要貢獻(xiàn)項(xiàng)可能是粒徑較大的氣溶膠，其原因有待于進(jìn)一步專門研究。 3、利用香河站輻射觀測(cè)資料和SBDART輻射傳輸模式對(duì)CERES輻射通量產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證分析表明：在晴空條件下，當(dāng)CERES傳感器觀測(cè)天頂角小于50度時(shí)，80％以上的大氣層項(xiàng)輻射通量產(chǎn)品的誤差都在±lO Wm-2以內(nèi)，在其算法所要求的精度之內(nèi)；但是地表輻射通量產(chǎn)品誤差很大，需對(duì)地表接收的輻射通量算法作進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。 4、結(jié)合MODIS、CE

6、RES衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和地基資料及SBDART輻射模式，分析了華北地區(qū)典型大氣污染過(guò)程中氣溶膠光學(xué)特性及其輻射強(qiáng)迫。在污染過(guò)程中，隨著AOD增加，細(xì)模態(tài)粒子濃度顯著上升，粒徑增大，散射能力相應(yīng)增強(qiáng)；日平均的氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫在大氣層頂、地面分別為-12 Wm-2，-50Wm-2。這說(shuō)明華北地區(qū)氣溶膠顯著影響了這一地區(qū)的地氣系統(tǒng)輻射能量收支，可能會(huì)對(duì)我國(guó)乃至全球氣候格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 5、通過(guò)對(duì)2006年春季沙塵氣溶膠的光學(xué)特性及其