利用MODIS資料反演蘭州地區(qū)不同季節(jié)AOD的研究.pdf

1、大氣氣溶膠的氣候和環(huán)境效應(yīng)是當(dāng)前大氣科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)氣溶膠在地面進(jìn)行觀測(cè)能夠得到其較為準(zhǔn)確的光學(xué)特性信息，但是這種方法只能在有限的地面站點(diǎn)進(jìn)行，不可能得到良好的空間覆蓋和三維空間分布信息。而利用衛(wèi)星遙感可以彌補(bǔ)地面觀測(cè)的不足?；趯?duì)氣溶膠特性在全球變化、區(qū)域環(huán)境研究中的重要性的深入認(rèn)識(shí)，上個(gè)世紀(jì)末國(guó)際上實(shí)施了EOS等一系列衛(wèi)星觀測(cè)計(jì)劃，以獲取氣溶膠光學(xué)特性的全球分布、氣溶膠直接強(qiáng)迫和間接強(qiáng)迫的季節(jié)和年變化。MODIS探測(cè)

2、器是EOS衛(wèi)星Terra和Aqua上搭載的一個(gè)重要儀器，提供的掃描資料每1～2天覆蓋全球一次，為反演有關(guān)氣溶膠等提供了豐富的數(shù)據(jù)信息。NASA已經(jīng)發(fā)布了氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)和其他光學(xué)特性的分辨率為10km的全球分布產(chǎn)品，為氣候研究和區(qū)域尺度的大氣污染研究提供了豐富的信息，然而對(duì)于城市尺度的顆粒物污染研究來(lái)說(shuō)，分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 本文利用MODIS資料、Kaufman擴(kuò)展的暗像元方法反演了蘭州市及周邊地區(qū)2005年5月至200

3、6年4月不同季節(jié)晴空天氣條件下的高分辨率(2.5km)的氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)，分析了其空間分布和季節(jié)變化特征；通過(guò)多波段太陽(yáng)光度計(jì)的地面觀測(cè)對(duì)AOD反演結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)，并分析了其誤差來(lái)源；運(yùn)用WalthallBRDF模式對(duì)2006年春季MODIS資料進(jìn)行了BRDF訂正的氣溶膠光學(xué)厚度反演試驗(yàn)研究，初步分析了地表雙向反射特性對(duì)MODIS資料反演氣溶膠光學(xué)厚度的影響。以上工作為利用MODIS遙感資料進(jìn)一步研究西北地區(qū)氣溶膠性質(zhì)積累了一些

4、經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)行了有益的探索。主要研究結(jié)果如下： 1.氣溶膠光學(xué)厚度的反演結(jié)果表明，1)一般情況下，蘭州市氣溶膠光學(xué)厚度有兩個(gè)高值區(qū)分別位于西固區(qū)和城關(guān)區(qū)，七里河區(qū)有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高值區(qū)，而氣溶膠光學(xué)厚度最大值通常出現(xiàn)在西固區(qū)，這與實(shí)際污染源的分布是一致的；2)蘭州地區(qū)春季氣溶膠光學(xué)厚度分布受沙塵天氣的影響大；從大范圍的反演結(jié)果看，市區(qū)范圍的氣溶膠光學(xué)厚度明顯比周邊地區(qū)大很多。 2.2005年4月至2006年4月在蘭州大學(xué)本部

5、利用多波段太陽(yáng)光度計(jì)連續(xù)進(jìn)行了地面觀測(cè)，觀測(cè)資料計(jì)算的550nm波段氣溶膠光學(xué)厚度結(jié)果顯示，2005年4月底氣溶膠光學(xué)厚度開(kāi)始減小，5月至9月氣溶膠光學(xué)厚度維持在相對(duì)較小的狀態(tài)；10月份氣溶膠光學(xué)厚度開(kāi)始增大，持續(xù)到2006年4月初氣溶膠光學(xué)厚度都相對(duì)較大，其中2005年11月底至12月氣溶膠光學(xué)厚度最大，對(duì)應(yīng)的冬季是蘭州市大氣污染最嚴(yán)重時(shí)期；2006年春季(3～4月)氣溶膠光學(xué)厚度受沙塵天氣影響大。 3.反演的氣溶膠光學(xué)厚度

6、與地面觀測(cè)資料計(jì)算結(jié)果相比較存在一定的偏差。夏季和冬季偏差較大，秋季和春季偏差較小；2006年3月中旬至4月上旬的反演結(jié)果與地面觀測(cè)結(jié)果基本吻合，為一年中利用MODIS資料反演氣溶膠光學(xué)厚度最好的時(shí)期。 4.BRDF訂正的氣溶膠光學(xué)厚度反演試驗(yàn)結(jié)果表明：1)地表的二向性反射特征對(duì)地表反射率的準(zhǔn)確估算有一定的影響；2)地表反射率BRDF訂正的AOD反演結(jié)果與沒(méi)有進(jìn)行BRDF訂正的反演結(jié)果相比，蘭州大學(xué)本部氣溶膠光學(xué)厚度相對(duì)誤差平