中國(guó)東部典型區(qū)域氣溶膠光學(xué)特性觀測(cè)研究及衛(wèi)星AOD產(chǎn)品精度分析.pdf

1、近年來，我國(guó)東部區(qū)域大氣污染備受關(guān)注，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)獲取氣溶膠光學(xué)特性時(shí)空分布，對(duì)研究區(qū)域大氣污染形成機(jī)理與治理至關(guān)重要。本研究利用CSHNET和CARE-China地基觀測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析我國(guó)東部典型氣溶膠光學(xué)厚度（Aerosol Optical Depth，簡(jiǎn)稱AOD）和Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)（α）的分布特點(diǎn)。并且評(píng)估NASA MODIS與VIIRS多種AOD產(chǎn)品在該區(qū)域的反演誤差與數(shù)據(jù)精度，為不同研究目的選取衛(wèi)星AOD產(chǎn)品提供參考依據(jù)，主要

2、結(jié)論如下:
　　我國(guó)東部氣溶膠光學(xué)特性有明顯的區(qū)域性分布特征。2004～2013年，華北背景和北京城市地區(qū)AOD年均值分別為0.20±0.02和0.59±0.07，α年均值分別為0.83±0.05和1.13±0.08，氣溶膠光學(xué)特性有顯著的季節(jié)變化。近10年來，背景地區(qū)與北京市AOD微弱下降了0.023和0.057，氣溶膠主控粒子的粒徑有減小趨勢(shì)。
　　我國(guó)東部地區(qū)大氣污染嚴(yán)重。2013～2014年，華北區(qū)域背景、北京市、華

3、北農(nóng)業(yè)區(qū)、華東背景區(qū)、南京市郊區(qū)AOD年均值分別為0.30±0.05、0.63±0.10、1.02±0.09、1.07±0.09和0.85±0.08。除了華北區(qū)域背景，其他地區(qū)氣溶膠均以細(xì)模態(tài)粒子為主。在華北背景、北京市、華北農(nóng)業(yè)背景區(qū)，AOD均表現(xiàn)為明顯的春夏季較高，秋冬季較低的季節(jié)特點(diǎn)，而北京市和華北農(nóng)業(yè)背景區(qū)α全年無顯著變化。華東背景地區(qū)，AOD全年無顯著變化，α季節(jié)值雖有所差異，均為較小粒子為主控粒子。華東郊區(qū)在夏季AOD高達(dá)1

4、.60±0.13。
　　Terra/Aqua MODIS C5/C6版本的暗目標(biāo)算法（Deep Target，簡(jiǎn)稱DT）、C6深藍(lán)算法（Deep Blue，簡(jiǎn)稱DB）、C6暗目標(biāo)與深藍(lán)算法融合(簡(jiǎn)稱DTDB)這8種產(chǎn)品已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在2004～2013近十年的時(shí)間段內(nèi)，華北背景地區(qū)，C5/C6DT產(chǎn)品有62％的數(shù)據(jù)在MODIS期望誤差(Expected Error，簡(jiǎn)稱EE)內(nèi)，在城市地區(qū)，C6DB有69％～72％的數(shù)據(jù)落在E

5、E內(nèi)。無論在背景還是城市地區(qū)，C6中新的數(shù)據(jù)集C6DTDB在均表現(xiàn)較好。北京城市地區(qū)月均值誤差變化范圍較大為-0.63～0.48。MODIS各類產(chǎn)品反演誤差每年增加0.0023～0.0158(Terra)和0.0011～0.0124(Aqua)，這說明Terra/Aqua MODIS存在逐漸老化趨勢(shì)。
　　將來替代Terra/Aqua MODIS服役的NPP VIIRS的EDR AOD產(chǎn)品在我國(guó)東部仍存在較大誤差。VIIRS ED

6、R AOD產(chǎn)品和Aqua C6DTDB AOD產(chǎn)品區(qū)別較大，尤其在冬季，兩者之間的差值可達(dá)-0.58～-0.39。EDR AOD表現(xiàn)和地基觀測(cè)AOD相似的季節(jié)變化，與地基觀測(cè)AOD的擬合斜率為0.82～0.88，截距較小為-0.002～0.04（除TH站為0.23），相關(guān)系數(shù)R為0.73～0.88，均方根誤差RMSE較大為0.18～0.24，數(shù)據(jù)離散度較大，誤差主要來源于算法對(duì)氣溶膠模型選取誤差。值得注意的是，雖然用MODIS EE來評(píng)