衛(wèi)星遙感氣溶膠光學性質在大氣污染監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市規(guī)模在不斷擴大,森林面積逐年減少,大氣環(huán)境保護作為環(huán)保的一個重要組成部分已經(jīng)越來越受到人類的關注,大氣污染監(jiān)測與治理工作刻不容緩。我國幅員遼闊,大范圍的設置監(jiān)測網(wǎng)點并不現(xiàn)實,而依靠僅有的監(jiān)測點并不能進行宏觀監(jiān)測。而衛(wèi)星遙感技術的興起與發(fā)展使大氣污染監(jiān)測開始由地面上升到高空,由局部發(fā)展為宏觀,由離散變?yōu)檫B續(xù)。由此看來,通過遙感技術對氣溶膠的研究有著巨大的潛力。大氣氣溶膠是由大氣介質和混合于其中的固體或液體顆粒物

2、組成的體系,其光學特性與臭氧層破壞、酸雨、煙霧事件等環(huán)境問題密切相關,被廣泛應用于大氣污染監(jiān)測。
　　 本論文針對不同的應用目標,分別從陸地和海洋兩個方面開展了利用衛(wèi)星遙感氣溶膠光學性質進行大氣污染監(jiān)測的初步研究。
　　 針對陸地,本論文以青島市市南區(qū)中國海洋大學魚山校區(qū)為研究區(qū)域,利用MODIS二級產(chǎn)品的大氣氣溶膠光學厚度(Aerosol Optical Thickness:AOT)數(shù)據(jù)、天空輻射計反演得到的AOT數(shù)據(jù)

3、以及地面測量的空氣污染指數(shù)(AIR POLLUTION INDEX:API)數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計回歸分析方法,建立AOT與API之間的數(shù)學模型,考慮了濕度因子對API的影響及校正,并分季節(jié)進行了分析。在此基礎上,探討利用衛(wèi)星遙感氣溶膠光學厚度進行大氣污染監(jiān)測的可行性。
　　 針對海洋,本論文以中國東部海域為研究對象,利用MODIS Level1B數(shù)據(jù),引入歸一化氣溶膠差異指數(shù)(Normalized Difference Aerosol

4、 Index:NDAI)的概念,結合OMI二級產(chǎn)品氣溶膠指數(shù)(Aerosol Index:AI)數(shù)據(jù),作為識別海上氣溶膠吸收性的定量指標。利用出海測量數(shù)據(jù)以及與衛(wèi)星同步觀測資料的匹配分析,對結果進行了初步印證。海上吸收性氣溶膠的識別也適用于海上大氣污染的監(jiān)測。
　　 本論文得出的初步結論如下:
　　 1、總體上,針對陸地,實測和衛(wèi)星遙感得出的氣溶膠光學厚度AOT與大氣污染指數(shù)API存在一定的相關性,但相關系數(shù)不高;考慮濕

5、度因子影響并進行校正后,對不同季節(jié)進行回歸分析,AOT與API的相關程度較之前有所改善。春、秋季相關性高于夏、冬季。春季相關性低于秋季,這是因為春季天氣干燥,容易揚塵,再加上春季數(shù)據(jù)最少,統(tǒng)計并不精確。夏、冬兩季相關性低,夏季主要是因為數(shù)據(jù)較少的緣故,而冬季處于集中供暖時期,燃煤量高,導致空氣中SO2和氮氧化物濃度增加,PM10濃度不能很好地用來表征大氣污染指數(shù)。由于初步結果顯示衛(wèi)星遙感氣溶膠光學厚度與空氣污染指數(shù)之間的相關性較低,尚無

6、法直接應用于陸地大氣污染的監(jiān)測。
　　 2、通過對MODIS歸一化氣溶膠差異指數(shù)NDAI和OMI氣溶膠指數(shù)AI的分析,建立一種基于NDAI的快速識別海上氣溶膠吸收性的定量方法,并初步確定了NDAI的分類閾值為0.45,小于這一閾值的為吸收性氣溶膠,否則為非吸收性氣溶膠。通過與出海實測數(shù)據(jù)的匹配分析,明確了海上吸收性氣溶膠是衛(wèi)星反演氣溶膠光學厚度誤差的主要原因。這一初步結論既可應用于衛(wèi)星遙感海上大氣污染的監(jiān)測,也可應用于海色遙感大