衛(wèi)星遙感中國海域氣溶膠光學(xué)特性及其輻射強(qiáng)迫研究.pdf

1、氣溶膠作為重要的氣候因子，對地.氣能量系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。本論文主要是結(jié)合多顆傳感器的衛(wèi)星數(shù)據(jù)(MODIS氣溶膠產(chǎn)品和CERES輻射通量數(shù)據(jù))，系統(tǒng)地分析了中國海域氣溶膠的光學(xué)特性和輻射強(qiáng)迫。首先利用船測數(shù)據(jù)和AERONET地基觀測數(shù)據(jù)，通過改進(jìn)了測量方法和驗證方法，對MODIS氣溶膠產(chǎn)品在中國海域的適用性進(jìn)行了驗證；然后利用驗證后的MODIS數(shù)據(jù)，分析了我國海域氣溶膠的時空分布特征，并結(jié)合氣象場和化學(xué)成分進(jìn)行了原因說明；進(jìn)一步利用MO

2、DIS氣溶膠產(chǎn)品，分離出人為氣溶膠和沙塵氣溶膠成分，并得到它們的時空分布特征；結(jié)合MODIS、CERES數(shù)據(jù)和輻射傳輸模式，設(shè)計了氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的算法，得到中國海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的分布，并與SPRINTARS氣溶膠模式結(jié)果進(jìn)行了比較；最后利用MODIS的氣溶膠和云產(chǎn)品，對我國海域氣溶膠的間接作用進(jìn)行了分析。得到以下主要結(jié)論： 1.改進(jìn)太陽光度計測量方法，對中國海域氣溶膠進(jìn)行了船載測量，驗證了MODIS氣溶膠光學(xué)厚度的分布

3、特征；利用AERONET數(shù)據(jù)，改進(jìn)驗證方法，證實MODIS氣溶膠光學(xué)厚度與.AERONET具有很好的相關(guān)關(guān)系，誤差符合NASA的要求，說明MODIS氣溶膠產(chǎn)品適用于中國海域。這為下面的研究打下了基礎(chǔ)。 2.通過分析MODIS氣溶膠產(chǎn)品，證實我國海域氣溶膠光學(xué)厚度(AOT)與小顆粒比例(FMF)存在明顯的季節(jié)變化和空間分布特征。通過分析氣象場和化學(xué)成分可知，這一特征受風(fēng)場和降雨的影響，而陸源輸送是我國海域氣溶膠的主要來源。

4、 3.利用MODIS氣溶膠產(chǎn)品中AOT與FMF的關(guān)系，得到了人為和沙塵氣溶膠的計算公式，利用這一公式分別獲得中國海域人為和沙塵氣溶膠各自的分布。分析結(jié)果顯示，中國海域人為氣溶膠和沙塵氣溶膠分別存在明顯的時空分布特征。 4.結(jié)合MODIS、CERES數(shù)據(jù)和輻射傳輸模式，設(shè)計了計算直接輻射強(qiáng)迫的算法：(1)剔除云區(qū)；(2)建立無氣溶膠晴空條件下的大氣頂輻射通量查找表；(3)將輻射率轉(zhuǎn)化為輻射通量；(4)計算氣溶膠瞬時直接輻射強(qiáng)迫；(

5、5)計算瞬時輻射強(qiáng)迫與日平均輻射強(qiáng)迫之間的修正因子。通過以上五步，得到了中國海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的時空分布特征。并通過與SPRINTARS氣溶膠模式結(jié)果的比較，證實了利用衛(wèi)星直接計算我國海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫是可行的。 5.通過分析MODIS的氣溶膠和云產(chǎn)品，證實了我國海域氣溶膠間接效應(yīng)是明顯存在的。在不同季節(jié)由于氣溶膠種類的變化和水汽條件的不同，氣溶膠對于云的間接作用又是不同的。 本論文的主要創(chuàng)新點： 1.對

6、MODIS氣溶膠產(chǎn)品的驗證方法進(jìn)行了改進(jìn)。首先，通過改進(jìn)MICROTOPS II的測量方法，將適合于陸地測量的太陽光度計應(yīng)用到海上船載測量。其次，改進(jìn)了MODIS與AERONET的驗證方法，調(diào)整了空間匹配窗口的大小，得到了更好的驗證效果。 2.結(jié)合氣象場和化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，分別從氣象因素和化學(xué)組成兩個方面分析了我國海域氣溶膠的形成原因。分析可知，我國海域氣溶膠主要來源于我國沿海的陸地源，受到風(fēng)場和降雨的共同作用，形成明顯的時空分布特