中国特征区域大气气溶胶光学特性研究

作     者：杨志峰 

作者单位：中国气象科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：张小曳

授予年度：2008年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：太阳光度计 积分球辐射源标定法 Langley法 标准仪器相对标定法 气溶胶光学厚度 (?)ngstr(o|¨)m参数 MODIS 气溶胶化学组成 

摘      要：通过回顾和分析中国气象局气溶胶遥感观测网的建立、发展和现状,探索了CE318型太阳光度计的室内和野外标定方法,并对两种方法的标定结果进行了对比。基于积分球辐射源的辐亮度标定方法,于2007年标定了CE318型太阳光度计不同波段天空散射辐射通道,并分别采用Langley标定法和标准仪器相对标定方法,标定了CE318型太阳光度计的不同波段太阳直接辐射通道,结果显示:天空散射辐射通道在670 nm,870 nm和1020 nm波段的标定结果与仪器出厂时给定的标定结果偏差不超过6%,而440 nm波段处得到的标定结果要高于出厂时给定的结果,偏离幅度约18.9%。太阳直接辐射各通道的标定结果普遍大于出厂时给定的结果,说明滤光片老化较为严重,需要进行更换,以保证观测的精度。由于标准仪器相对标定方法对太阳直接辐射通道的标定结果要明显优于Langley法,因此利用标准仪器相对标定方法对中国气象局太阳光度计站网仪器进行定期标定可保证仪器观测数据的准确性。将反演得到的气溶胶光学厚度与AERONET观测网的进行比较,发现两者线性相关性较好,可以保证中国气象局反演气溶胶光学厚度结果的可靠性和准确性。 利用2006年和2007年临安、上甸子、龙凤山等三个区域本底站的CE318型太阳光度计资料,分析了这些站点所代表的特征区域气溶胶光学厚度、?ngstr?m参数的变化特征。结果显示:临安气溶胶光学厚度大于上甸子和龙凤山,且常年呈双峰波动变化,季节差异相对不明显,细粒子的贡献较大;上甸子气溶胶光学厚度全年呈现单峰型变化,季节变化显著,粗粒子的贡献明显;龙凤山气溶胶光学厚度季节变化明显,以春季为最大,粒子尺度介于临安和上甸子之间。 沙尘气溶胶对三站的光学厚度影响较大,沙尘天气发生时,上甸子站气溶胶光学厚度明显呈现波动性变化,且波动振幅较大。在遇到强度较大的强沙尘暴时,440 nm波段处的气溶胶光学厚度偏离春季季节平均值最高达2.3倍左右;龙凤山站在2006年沙尘天气期间,沙尘气溶胶对气溶胶光学厚度的影响也较大,即每遇到强沙尘暴发生时,其气溶胶光学厚度便呈现明显的增大;而2007年该站气溶胶光学厚度受沙尘天气的影响相对较弱,即便气溶胶光学厚度波动很大也很少是由沙尘气溶胶引起的;临安站是三个区域本底站中受沙尘影响最弱的,这与其特殊的地理位置有关;将2006年和2007年沙尘天气期间三个台站气溶胶光学厚度分波段进行对比分析,发现2006年上甸子站受沙尘影响最为强烈,龙凤山站次之,临安站最小;2007年上甸子站受沙尘影响也最大,龙凤山站和临安站相当,都很弱。 利用MODIS卫星资料反演的4天临安站及上甸子站550 nm波段处气溶胶光学厚度与用CE318型太阳光度计观测值比较显示,反演误差都在合理的范围内。临安、龙凤山气溶胶光学厚度与其化学成分线性相关性很弱,表明整层气溶胶光学厚度与近地面气溶胶组成的关系不是简单的线性关系,气溶胶组成、粒度、形状和空气中的水汽对光学厚度的可能影响,值得进一步的工作。