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基于卫星遥感的东亚气溶胶特征分析

罗凯  
【摘要】:利用Terra卫星MODIS传感器2000-2011年550nm气溶胶光学厚度(AOD)资料和细粒子比(FMF)资料,AERONET东亚六站点AOD资料和Angstrom指数资料,青岛八关山AOD资料以及NCEP/NCAR2000-2011年温度、湿度、风场和位势高度等资料,验证了MODIS气溶胶产品在东亚地区的适用性,详细研究了东亚AOD和FMF的时空分布特征及其影响因素,并初步讨论了AOD对夏季850hPa西太平洋副热带高压的影响。结果表明: (1) MODIS气溶胶资料在东亚有较高的精确度,可以用来进行东亚气溶胶特征研究。 (2)东亚AOD可按0.5等值线及地形、人口、气象条件等要素分为五个大值区,大值区的气溶胶光学厚度2000-2011年来升降趋势不明显,但分季节讨论的结果表明各季节大都存在多年升降趋势。此外,区域1(华北地区)和区域2(豫苏皖地区)有明显的1年周期变化(季节变化),区域3(两湖平原地区)和区域4(四川盆地地区)除了明显的1年周期变化外,还存在较明显的半年周期变化,区域5(两广地区)的1年周期变化不明显,但2005年-2010年之间有较明显的半年周期变化。 (3)东亚五个AOD大值区的AOD季节间差异从北向南依次减弱,与温度、湿度等气象要素的季节变化基本一致。除温度、湿度对五个大值区的AOD变化都起到重要作用外,风向和地形对区域1(华北地区)、5(两广地区)的AOD变化也有较大影响,风力和降水对区域3(两湖平原地区)的AOD变化有较大影响,降水对区域4(四川盆地地区)、5(两广地区)的AOD变化也有显著作用。 (4)东亚五个AOD大值区中,年平均FMF最大的区域为区域5(两广地区),最小的为区域1(华北地区)。2000-2011年来,区域5(两广地区)的FMF有下降趋势,表明细粒子气溶胶对AOD贡献减弱;其他四个区域FMF呈上升趋势,表明细粒子气溶胶对AOD贡献增强。五个大值区的FMF都受到温度和湿度的较大影响。温度湿度越大,细粒子气溶胶吸湿性膨胀越强,消光能力越强,对AOD贡献越大,导致FMF越大。 (5)用经验正交函数分解方法(EOF)分析了近十二年东亚AOD时空分布特征,出现两个有意义模态,第一模态体现出东亚AOD整体上同位相变化,春季振幅最大,秋季振幅最小,20°N以北振幅大,以南振幅小,并出现反位相。进一步分析认为第一模态主要受沙尘气溶胶影响造成。第二模态AOD南北差异及海陆差异都较大,体现出去除沙尘气溶胶后,AOD受温度和湿度影响下的分布特征。 (6)初步分析了东亚AOD对夏季850hPa西太平洋副热带高压的影响。AOD与西太平洋副热带高压西脊点指数(IW)的相关性分析表明,4月份西太平洋上AOD对6月份IW有较明显的两个月超前相关,22.5°N以北呈负相关,以南呈正相关。初步分析认为北部负相关是由于4月份当地海域上空受沙尘气溶胶影响,负的辐射强迫使温度下降,气压上升,因此AOD的增大(减小)将导致西太副高西伸(东退)。南部正相关是由于4月份当地海域上空受炭黑气溶胶影响,正的辐射强迫使温度升高,对流加强,因此AOD的增大(减小)将导致西太副高东退(西伸)。


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