基于多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的氣溶膠反演及基本特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣、化石燃料燃燒等帶來(lái)的大氣污染日益嚴(yán)重，極端霧霾、極寒、短時(shí)強(qiáng)降水、閃電等災(zāi)害天氣也頻頻發(fā)生，這些現(xiàn)象已嚴(yán)重影響到人們的正常工作與生活。氣溶膠是研究氣候變化與大氣污染的重要參數(shù)，也是進(jìn)行定量遙感必需獲得的參數(shù)，其參數(shù)反演精度、物化性質(zhì)以及空間分布一直是大氣污染和氣候變化研究中的熱點(diǎn)，也是我們了解最薄弱的部分。因此，借助多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合地基觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行氣溶膠參數(shù)遙感定量反演、大氣氣溶膠特性及空

2、間分布的精確探測(cè)具有重要科學(xué)價(jià)值。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于邊界層氣溶膠垂直廓線分布的訂正方案，提出了一種全新的基于CALIPSO衛(wèi)星數(shù)據(jù)的氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)定量反演算法。利用地面資料對(duì)AOD反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并分析其可能的誤差源。結(jié)果表明：濾云處理后反演得到的 CALIPSO AOD值普遍低于地基觀測(cè)站的AOD值，而訂正后的CALIPSO AOD值與地基觀測(cè)的AOD值相比，除個(gè)別站（龍鳳山）外，其他站的擬合斜率和相關(guān)

3、系數(shù)都有提高，訂正效果較好；CALIPSO衛(wèi)星與地面站的相互位置對(duì)驗(yàn)證結(jié)果會(huì)有影響，其中類型2的擬合結(jié)果好于其他類型的擬合結(jié)果；不同相對(duì)濕度對(duì)地基、衛(wèi)星AOD有一定影響，總而言之，不管是CALIPSO AOD還是訂正后的CALIPSO AOD（corrected）,擬合斜率和擬合系數(shù)都隨相對(duì)濕度的增加而減小。⑵利用長(zhǎng)時(shí)間序列的 MODIS數(shù)據(jù)探討了江西地區(qū) AOD空間變化特征，同時(shí)利用 CALIPSO/CALIOP VFM數(shù)據(jù)，計(jì)算了氣

4、溶膠、不同子類型氣溶膠和云的垂直概率分布和MPH（最大似然高度）。發(fā)現(xiàn)，江西地區(qū)AOD水平分布由南向北逐漸遞增。其中，九江、南昌地區(qū)達(dá)到最高。垂直方向上，氣溶膠主要累積在1～3.5km，云和氣溶膠的混合狀態(tài)出現(xiàn)概率大于分離狀態(tài)。在2～4km垂直高度上，春季污染沙塵出現(xiàn)的概率最高，冬季次之，夏季與秋季相當(dāng)。而煙塵氣溶膠夏季出現(xiàn)的概率最高，春、冬季相當(dāng)，秋季次之。⑶針對(duì)北京地區(qū)一次極端霧霾事件，通過(guò)利用地面和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象條件，采用

5、后向軌跡模式來(lái)分析霧霾形成過(guò)程和氣溶膠光學(xué)特性，并探討可能的污染來(lái)源。結(jié)果表明：高的相對(duì)濕度、差的擴(kuò)散條件(低風(fēng)速和穩(wěn)定的大氣層)和在高排放與氣溶膠吸濕增長(zhǎng)條件下氣溶膠二次轉(zhuǎn)化是這次重霾事件發(fā)生的主要原因。霧霾期間，AOD500nm日均值為1.15，水氣（CWV）的日均值為0.42cm。Angstrom指數(shù)，細(xì)粒子模態(tài)的日均值分別為1.19和0.81，這表明細(xì)小的氣溶膠顆粒在大氣中含量較多，成為霾期間大氣消光的主要貢獻(xiàn)者。衛(wèi)星觀測(cè)顯示,