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华东地区气溶胶特性的MODIS资料反演及其时空分布特征的研究

茆佳佳  
【摘要】:本文首先利用改进的暗像元算法对华东地区的气溶胶光学厚度进行了反演研究,并将AOD反演结果与地面太阳光度计观测结果进行了对比,认为误差主要原因是气溶胶模型和地表反射率的不确定性对反演结果影响较大。然后,论文尝试利用地基观测和卫星遥感反演相结合的方法确定适合研究区域的气溶胶模型、尝试以单星多角度卫星观测数据同时反演晴空陆地的气溶胶光学厚度和地表反射率。论文还利用2001-2010年MODIS三级气溶胶产品(MOD08)分析了华东及周边地区气溶胶特性。论文主要包含以下4个方面: (1)应用改进的暗像元法对华东地区2008年春季大气气溶胶光学厚度进行反演,给出光学厚度的空间分布情况,并将反演结果与AERONET光度计资料进行对比,分析误差产生的原因。 (2)利用地基观测和卫星遥感反演相结合的方法确定适合研究区域的气溶胶模型。论文对6S模型中标准辐射大气SRA定义的大陆型和城市型气溶胶模型结合华东地区进行了优化:夏半年选用沙尘性粒子比例为0.17、水溶性粒子比例为0.82、烟尘性粒子比例为0.01的气溶胶模型,冬半年选用沙尘性粒子比例为0.56、水溶性粒子比例为0.42、烟尘性粒子比例为0.02的气溶胶模型。分别采用SRA定义的大陆型气溶胶模型、城市型气溶胶模型及优化后的气溶胶模型进行了反演试验,结果表明:夏半年AOD反演结果与地基观测数据的相关系数分别为0.36,0.42和0.75;冬半年反演结果与地基观测数据的相关系数分别为0.41,0.44和0.64。这表明,选择合适的气溶胶模型有助于提高气溶胶反演结果的准确性。 (3)本文尝试以单星多角度卫星观测数据同时反演晴空陆地的气溶胶光学厚度和地表反射率,并以2009年5月4-8日的MODIS 1B资料进行了反演试验。采用单星多角度法反演得到的AOD与MODIS日气溶胶产品(MOD04)的AOD相关系数为0.79;采用单星多角度法反演得到的地表反射率与MODIS地表反射率产品(MOD09)具有较好的一致性。这表明当气溶胶光学厚度日变化不大时,采用单星多角度法反演可以同时获得精度较好的气溶胶光学厚度和地表反射率。 (4)利用2001-2010年MODIS三级气溶胶产品(MOD08)分析了华东及周边地区气溶胶特性。结果表明:华东及周边地区的气溶胶光学厚度高值区位于长江三角洲地区;气溶胶光学特性存在季节性变化,春夏季节高于秋冬季节;华东及周边地区的气溶胶粒子在夏秋季节以细粒子为主,冬春季节以粗粒子为主;河南、安徽、江苏、山东等地气溶胶光学厚度峰值出现在6月,7、8月则大幅下降。


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