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《南京信息工程大学》 2008年
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中国地区气溶胶光学特性及辐射强迫的卫星遥感观测研究

柳晶  
【摘要】: 本文综合利用地基和卫星遥感数据对中国地区气溶胶光学特性及其直接辐射强迫进行了研究。首先利用中国地区太阳分光计观测网(CSHNET)和气溶胶自动监测网(AERONET)的地基观测数据对多角度成像光谱辐射计(MISR)气溶胶光学厚度(AOD)产品在中国地区的适用性进行了全面系统的评估验证;在此基础上,结合MODIS和MISR传感器分布给出了整个中国和北方地区沙尘气溶胶光学厚度的时空分布特征,并对华北城市上空的AOD与污染物浓度(PM10)之间的关系进行了分析探讨;最后结合地基、卫星遥感数据以及辐射传输模式对华北地区污染过程和沙尘过程的气溶胶光学特性及其直接辐射强迫进行了系统的分析。得到如下结论: 1、MISR气溶胶光学厚度产品能较好反映中国陆地上空的大气气溶胶状况,适用于中国大部分地区(东北和兰州除外),特别是西北地区,充分说明MISR传感器具有其独特的优势,其气溶胶反演算法适用于亮地表。当AOD值较小时,MISR反演结果比较准确,但当AOD较大时,MISR反演结果基本一致偏低,系统偏差较大。具体对比结果为:对于不同地理区域,MISR反演值明显偏低的区域主要出现在华东、西南、东北地区;对于不同地表特征,反演值系统偏低以农田和森林最为显著;对于不同季节,MISR在夏季系统偏差最小,冬季最大。MISR气溶胶反演误差在中国区域主要是由气溶胶特性参数设定引起的,如MISR反演的单次散射反照率在中国区域基本都在0.96以上,远远高于地面站反演结果,因此在中国区域需对MISR气溶胶算法中的气溶胶模式作进一步改进和完善。 2、MODIS和MISR的气溶胶光学厚度在整个中国地区的空间分布特征基本一致,AOD高值区主要分布在华北、华东和四川盆地,其中在华北地区分布范围最广。北方地区沙尘气溶胶从2001-2007年总体呈弱下降趋势,其西部地区的下降趋势较东部地区要明显一些。华北城市AOD和PM10两个物理量都反映出,近几年城市上空空气质量较好的天数呈增加趋势,但值得注意的是,近几年来AOD大值出现的天数呈增加趋势,而PM10呈下降趋势,这说明重度污染时,主要贡献项可能是粒径较大的气溶胶,其原因有待于进一步专门研究。 3、利用香河站辐射观测资料和SBDART辐射传输模式对CERES辐射通量产品进行验证分析表明:在晴空条件下,当CERES传感器观测天顶角小于50度时,80%以上的大气层顶辐射通量产品的误差都在±10 Wm~(-2)以内,在其算法所要求的精度之内;但是地表辐射通量产品误差很大,需对地表接收的辐射通量算法作进一步的改进和完善。 4、结合MODIS、CERES卫星遥感数据和地基资料及SBDART辐射模式,分析了华北地区典型大气污染过程中气溶胶光学特性及其辐射强迫。在污染过程中,随着AOD增加,细模态粒子浓度显著上升,粒径增大,散射能力相应增强;日平均的气溶胶直接辐射强迫在大气层顶、地面分别为—12 Wm~(-2),—50Wm~(-2)。这说明华北地区气溶胶显著影响了这一地区的地气系统辐射能量收支,可能会对我国乃至全球气候格局产生深远影响。 5、通过对2006年春季沙尘气溶胶的光学特性及其直接辐射强迫的分析讨论,表明沙尘气溶胶的散射能力在红光到近红外波段强于非沙尘型气溶胶,在蓝光波段与人为气溶胶散射能力相当,但其吸收能力较弱,仅为非沙尘型气溶胶吸收能力的一半左右。沙尘气溶胶由于其散射能力强于其他类型气溶胶,使得更多的短波辐射反射回了太空,相对人为气溶胶,其辐射强迫作用在大气层顶要明显许多,而在地表则正好相反。因此就整个地气系统而言,沙尘气溶胶冷却效应远大于人为气溶胶,而人为气溶胶对低层大气的加热作用远大于沙尘气溶胶。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X513

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【引证文献】
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7 魏景云;商玉琴;气象卫星测冷暖[N];中国气象报;2003年
8 苏玉君郑菲 通讯员 王德英;中国大气气溶胶及其气候效应研究取得明显进展[N];中国气象报;2007年
9 本报记者 罗安宇 衣琼 实习记者 王欣 整理;科技与创新——生态社会基石[N];贵阳日报;2009年
10 ;大气综合监测技术与分析理论有哪些主要研究内容?[N];中国气象报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏婧;中国西北地区沙尘气溶胶辐射强迫效应的研究[D];兰州大学;2010年
2 柳晶;中国地区气溶胶光学特性及辐射强迫的卫星遥感观测研究[D];南京信息工程大学;2008年
3 邓学良;卫星遥感中国海域气溶胶光学特性及其辐射强迫研究[D];南京信息工程大学;2008年
4 陈勇航;利用卫星反演资料研究[D];兰州大学;2006年
5 王志立;典型种类气溶胶的辐射强迫及其气候效应的模拟研究[D];中国气象科学研究院;2011年
6 林燕芬;大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制[D];复旦大学;2009年
7 许万智;北京地区气溶胶光学特性与辐射效应的观测研究[D];中国气象科学研究院;2012年
8 曹贤洁;兰州地区气溶胶辐射特性观测研究[D];兰州大学;2010年
9 刘建军;长三角太湖地区云和气溶胶辐射特性的地基遥感研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 王文彩;沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究[D];兰州大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚明桃;辐射强迫对中亚热带三种典型树种幼苗生理生态的影响[D];浙江农林大学;2011年
2 曲道春;氮沉降和辐射强迫对香樟和青冈幼苗光合与叶绿素荧光的影响[D];浙江农林大学;2012年
3 张虹娇;强外辐射强迫异常下的气候敏感性及反馈过程研究[D];南京信息工程大学;2005年
4 于胜民;青藏高原地区气溶胶的时空分布特征及其辐射强迫与气候效应的数值模拟[D];中国气象科学研究院;2001年
5 刘玉芝;大气二氧化碳的辐射强迫及其温室效应的饱和度[D];南京气象学院;2002年
6 李菁楠;不同辐射强迫背景下大西洋经向翻转流变化分析[D];中国海洋大学;2013年
7 张若玉;长寿命温室气体CH_4、N_2O的辐射强迫和全球增温潜能的研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 洪霞;亚热带典型植物幼苗对辐射强迫的高光谱响应研究[D];浙江农林大学;2011年
9 马井会;黑碳和沙尘气溶胶光学特性及全球辐射强迫的模拟研究[D];南京信息工程大学;2007年
10 张靖;中国地区黑碳和硫酸盐气溶胶的辐射强迫及气候效应的数值模拟[D];南京信息工程大学;2008年
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