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利用MODIS资料反演兰州地区不同季节AOD的研究

唐杰  
【摘要】:大气气溶胶的气候和环境效应是当前大气科学及相关领域研究的热点问题。对气溶胶在地面进行观测能够得到其较为准确的光学特性信息,但是这种方法只能在有限的地面站点进行,不可能得到良好的空间覆盖和三维空间分布信息。而利用卫星遥感可以弥补地面观测的不足。基于对气溶胶特性在全球变化、区域环境研究中的重要性的深入认识,上个世纪末国际上实施了EOS等一系列卫星观测计划,以获取气溶胶光学特性的全球分布、气溶胶直接强迫和间接强迫的季节和年变化。MODIS探测器是EOS卫星Terra和Aqua上搭载的一个重要仪器,提供的扫描资料每1~2天覆盖全球一次,为反演有关气溶胶等提供了丰富的数据信息。NASA已经发布了气溶胶光学厚度(AOD)和其他光学特性的分辨率为10km的全球分布产品,为气候研究和区域尺度的大气污染研究提供了丰富的信息,然而对于城市尺度的颗粒物污染研究来说,分辨率远远不够。 本文利用MODIS资料、Kaufman扩展的暗像元方法反演了兰州市及周边地区2005年5月至2006年4月不同季节晴空天气条件下的高分辨率(2.5km)的气溶胶光学厚度(AOD),分析了其空间分布和季节变化特征;通过多波段太阳光度计的地面观测对AOD反演结果进行了检验,并分析了其误差来源:运用Walthall BRDF模式对2006年春季MODIS资料进行了BRDF订正的气溶胶光学厚度反演试验研究,初步分析了地表双向反射特性对MODIS资料反演气溶胶光学厚度的影响。以上工作为利用MODIS遥感资料进一步研究西北地区气溶胶性质积累了一些经验和进行了有益的探索。主要研究结果如下: 1.气溶胶光学厚度的反演结果表明,1)一般情况下,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;2)兰州地区春季气溶胶光学厚度分布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。 2.2005年4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


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