衛(wèi)星遙感中國(guó)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(duì)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(guó)海域氣溶膠的光學(xué)特性和輻射強(qiáng)迫。首先利用船測(cè)數(shù)據(jù)和AERONET地基觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)改進(jìn)了測(cè)量方法和驗(yàn)證方法，對(duì)MODIS氣溶膠產(chǎn)品在中國(guó)海域的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證；然后利用驗(yàn)證后的MODIS數(shù)據(jù)，分析了我國(guó)海域氣溶膠的時(shí)空分布特征，并結(jié)合氣象場(chǎng)和化學(xué)成分進(jìn)行了原因說(shuō)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(shí)空分布特征；結(jié)合MODIS、CERES數(shù)據(jù)和輻射傳輸模式，設(shè)計(jì)了氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的算法，得到中國(guó)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(duì)我國(guó)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(yáng)光度計(jì)測(cè)量方法，對(duì)中國(guó)海域氣溶膠進(jìn)行了船載測(cè)量，驗(yàn)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(yàn)證方法，證實(shí)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(shuō)明MODIS氣溶膠產(chǎn)品適用于中國(guó)海域。這為下面的研究打下了基礎(chǔ)。 2.通過(guò)分析MODIS氣溶膠產(chǎn)品，證實(shí)我國(guó)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(guò)分析氣象場(chǎng)和化學(xué)成分可知，這一特征受風(fēng)場(chǎng)和降雨的影響，而陸源輸送是我國(guó)海域氣溶膠的主要來(lái)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(jì)算公式，利用這一公式分別獲得中國(guó)海域人為和沙塵氣溶膠各自的分布。分析結(jié)果顯示，中國(guó)海域人為氣溶膠和沙塵氣溶膠分別存在明顯的時(shí)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(jì)了計(jì)算直接輻射強(qiáng)迫的算法：(1)剔除云區(qū)；(2)建立無(wú)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(jì)算氣溶膠瞬時(shí)直接輻射強(qiáng)迫；(

5、5)計(jì)算瞬時(shí)輻射強(qiáng)迫與日平均輻射強(qiáng)迫之間的修正因子。通過(guò)以上五步，得到了中國(guó)海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的時(shí)空分布特征。并通過(guò)與SPRINTARS氣溶膠模式結(jié)果的比較，證實(shí)了利用衛(wèi)星直接計(jì)算我國(guó)海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫是可行的。 5.通過(guò)分析MODIS的氣溶膠和云產(chǎn)品，證實(shí)了我國(guó)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(duì)于云的間接作用又是不同的。 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： 1.對(duì)

6、MODIS氣溶膠產(chǎn)品的驗(yàn)證方法進(jìn)行了改進(jìn)。首先，通過(guò)改進(jìn)MICROTOPS II的測(cè)量方法，將適合于陸地測(cè)量的太陽(yáng)光度計(jì)應(yīng)用到海上船載測(cè)量。其次，改進(jìn)了MODIS與AERONET的驗(yàn)證方法，調(diào)整了空間匹配窗口的大小，得到了更好的驗(yàn)證效果。 2.結(jié)合氣象場(chǎng)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(gè)方面分析了我國(guó)海域氣溶膠的形成原因。分析可知，我國(guó)海域氣溶膠主要來(lái)源于我國(guó)沿海的陸地源，受到風(fēng)場(chǎng)和降雨的共同作用，形成明顯的時(shí)空分布特