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协同静止卫星和地基遥感的气溶胶日内变化监测及直接辐射效应评估

石满  
【摘要】:随着城市化和工业化进程的加快,大量能源资源被消耗,导致了空气污染问题愈加严重。气溶胶作为大气的重要组成部分,不仅与大气环境质量有密切联系,对人类生产生活、人体健康有着重大影响,而且在地气系统生态平衡中发挥重要作用。因此,本文利用眼安全型紫外激光雷达数据和静止卫星GOCI数据开展了江浙沪地区的AOD反演及气溶胶直接辐射效应研究。选取具有代表性天气的眼安全型紫外激光雷达数据,通过Fernald法得到0.2-5km高度大气的气溶胶消光系数并进行了对比分析,发现不同污染程度下大气气溶胶消光系数相差很大,雾霾时近地表的消光系数很大,污染严重的天气气溶胶消光系数值是晴空状况下的5倍多。将白天和夜间气溶胶消光系数垂直分布图进行对比,发现气溶胶大多分布在高度2km左右,有时会达到3km,值在正午时达到最高峰,而夜间气溶胶基本分布在1km以下,部分时间段分布在0.5km以下,数值没有明显上下浮动。选取2017年全年188幅晴空GOCI数据,利用深蓝算法,通过构建查找表和代价函数等计算得到江浙沪地区的AOD反演结果,利用北辰站点和太湖站点数据进行精度验证,R2分别是0.605、0.622,呈现较好的拟合精度。AOD的时空分布结果表明:在空间上AOD值总体均呈现北高南低的特征,高值区集中在上海和江苏这些地势较低且平缓地区,低值分布在浙江这些海拔较高的山区。在时间上AOD值有明显的日内变化,基于年平均的时间尺度上,在9时到12时,AOD0.4的区域面积百分比随时间递增,依次为41.4%、70.1%、93.8%、98.1%,13时有所下降,占82.9%,14时和15时陡降,分别为7.5%、3.1%,16时有小幅度的提升,占13.1%。基于季节平均的时间尺度上,四季整体日内变化趋势相似,日内最大值时刻有所不同。基于得到的年平均日内8时相AOD数据,进一步对江浙沪地区气溶胶直接辐射效应进行日内变化分析,大气层顶和地表气溶胶直接辐射效应均值分别为-6.7W/m2、-59.9W/m2。气溶胶直接辐射效应空间上呈现北低南高的趋势,日内变化明显,在12:00时达到最低值(绝对值最大)。


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