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基于MODIS数据的城市地区气溶胶光学厚度遥感反演研究

基于MODIS数据的城市地区气溶胶光学厚度遥感反演研究

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作者：张小强兰州大学

学位级别：硕士

气溶胶在地球大气辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着非常重要的角色,气溶胶光学厚度作为其最重要的参数之一,是表征大气混浊度的重要物理量,也是确定气溶胶气候效应的一个关键因子,因此精确探测气溶胶光学厚度对于研究气候变化具有重... 详细信息

气溶胶在地球大气辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着非常重要的角色,气溶胶光学厚度作为其最重要的参数之一,是表征大气混浊度的重要物理量,也是确定气溶胶气候效应的一个关键因子,因此精确探测气溶胶光学厚度对于研究气候变化具有重要意义。与传统的地基探测方法不同,卫星遥感反演方法具有面积覆盖广、信息获取方便、快捷等特点,能更高效地获取大气气溶胶信息,摆脱了地基探测方法只是获取空间点上的数据,不能反映大区域气溶胶时空分布的缺点,为人们实时了解大区域范围内的气溶胶变化提供了可能。本文在系统总结国内外遥感反演气溶胶光学厚度算法的基础上,选取了目前应用最广泛、已经业务化运行的扩展的暗像元算法,利用Terra/MODIS数据,采用6S辐射传输模型,反演得到了兰州及周边地区四个不同季节气溶胶光学厚度的分布图。从分布的趋势看:大多情况下,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。兰州地区春季气溶胶光学厚度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。受沙尘或大风天气的影响,气溶胶光学厚度的空间分布变化也较大,春季由于采暖期未完全结束,加上工业生产大气污染物的排放和沙尘粒子的影响,气溶胶受自然源和人为源共同影响,组成成分复杂,空气污染仍然比较严重。夏季的气溶胶光学厚度分布比较稳定,气溶胶主要以工业排放为主,市区显示出以工业源污染为主的特点。秋季9月至10月中,由于农作物的收割,裸露土壤的增加,使得气溶胶组分中自然尘增加,加之逐渐临近冬季,市区煤烟排放也逐渐增加,气溶胶的垂直厚度增大,城市的大气质量下降。10月底冬季采暖的开始,市区气溶胶光学厚度明显增大。冬季的反演结果表明,由于冬季供暖大气污染物排放的增加和扩散条件不利等原因,使得兰州市区及附近地区大气污染非常严重,冬季为一年中兰州市空气污染最严重的季节。2005年5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月至12月气溶胶光学厚度最大,对应的冬季是兰州市大气污染最严重时期;2006年春季(3—4月)气溶胶光学厚度受沙尘天气影响大。

关键词：气溶胶光学厚度城市遥感反演中分辨率成像光谱辐射计扩展的暗像元算法

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