基于MODIS遥感数据的环渤海地区气溶胶光学厚度获取及应用研究
这是一篇关于大气气溶胶,环渤海地区,气溶胶光学厚度,MODIS,时空演变的论文, 主要内容为大气气溶胶在地球辐射平衡中扮演很重要的角色。气溶胶通过散射和吸收太阳辐射影响了地气系统的辐射收支平衡,是气候变化研究中的重要因子,同时对人类健康也至关重要,气溶胶光学厚度是气溶胶最重要的参数之一,是表征大气浑浊度的重要物理量。随着经济的快速发展,环渤海地区作为继长江三角洲、珠江三角洲之后经济高速增长、三大城市群之一的地区,对气溶胶光学特性研究尤为重要。 本文研究了卫星遥感反演气溶胶光学厚度算法,包括暗像元法,对比方法等,利用NASA所发布的2001-2009年MODIS Level 2气溶胶产品数据,获取了环渤海地区气溶胶光学厚度数据,在经过适用性分析基础上,研究了环渤海地区气溶胶光学厚度分布的时间变化和空间分布特点,同时也分析了影响该区域气溶胶光学厚度分布的因素。结果显示,在空间上,该区域的辽宁省中南部地区、河北省中南部地区、北京市东南部地区以及天津市区等区域,同时包括一些城市的市区等区域是气溶胶光学厚度值较大区域;而森林、草地覆盖率较高的长白山山区、太行山地区,以及张北高原等是气溶胶光学厚度值较低地区。时间上,从多年上看,该地区气溶胶光学厚度值呈现波动性,2003年最大,2009年最小的特点;从季节上看,夏季达到最大,AOD多年平均值为0.62,其次是春季,AOD多年平均值为0.58,再者是秋季,AOD多年平均值为0.36,而冬季最小,AOD为0.27的显著规律。AOD从春季到夏季呈现增加的趋势,在夏季达到极大值后,开始变小,在冬季达到最小值。从月份上看,环渤海地区气溶胶光学厚度值在七月份达到最大,AOD多年平均值为0.78;而最小月份12月AOD仅为0.25,从1月到6月呈现逐渐增加的趋势,到6月达到最大值,之后又逐步降低,到12月达到一年中的最小值。 在此基础之上,分析了气溶胶光学厚度与土地利用/覆被变化(LUCC)、地形地貌、等之间的关系,发现气溶胶光学厚度低值区主要位于草地、林地地区,并且地势较高地区;气溶胶高值区主要位于城镇密集区、农业用地以及地势较低的平原地区、盆地等。这些结果为气候研究和环境研究提供了重要的基本数据。
半干旱区激光雷达的探测及应用研究
这是一篇关于激光雷达,大气气溶胶,消光系数,实际探测高度,反演方法,仪器差异,时空变化的论文, 主要内容为激光雷达是当前一种应用广泛的主动式遥感工具,本文针对兰州大学两台激光雷达,CAMLTM CE-370-2和MPL-4B分别在2005年7月至2007年1月及2007年3月至2009年1月的观测资料,经过大量的数据筛选处理,探讨了两台雷达的实际探测高度和应用差异。利用Klett法及Fernald法对回波数据进行了反演计算,讨论了不同反演方法的参数选取、反演结果的差异性,探讨了激光雷达对半干旱区典型天气状况下(浮沉天气、扬沙天气、多云天气)大气气溶胶的反演能力,讨论了边界层内气溶胶的三维变化,主要研究结果如下： 1,实际探测高度的探讨：相对CAMLTM CE-370-2激光雷达,MPL-4B的实际探测高度较高,前者最大探测高度15.8km,平均探测高度6.6km,后者则分别为22.8km和12.4km。 2,反演参数的选取：认为在半干旱区,采用Klett算法反演气溶胶消光系数时参数k值取0.78较为合理；采用Fernald算法反演气溶胶消光系数时参数S1进行分层取值：2km以下取15,2km-15km取20,15km-20km取40,20km-25km取50。 3,反演方法的比较：分析两种方法的反演结果发现,对于实际探测高度顶端以下的气溶胶消光系数,两种方法的反演结果基本一致,在接近际探测高度顶端大约1km范围时开始出现差异：Fernald法反演结果较Klett法大1到2个量级；但当整层大气气溶胶分布较均匀时,两种方法反演得到的整层气溶胶消光系数廓线基本吻合。 4,仪器的差异性分析：对两台激光雷达的同期探测资料进行分析,发现两台仪器得到的大气气溶胶消光系数量级基本一致,垂直廓线的变化趋势十分相似,所反映的气溶胶密集区也十分一致。虽然MPL-4B的探测高度较高,但实际探测高度顶端附近的气溶胶消光系数却会出现数值较大的情况； 5,2008年5月1-2日,是一次半干旱区典型的浮尘、扬沙天气过程,MPL-4B的反演结果完整的反映了此次过程。浮尘天气下,低层气溶胶密集区出现在1-2km的高度范围内,密集区消光系数最大值在0.4-1.0km-1之间,高层气溶胶密集区出现在5-7km的高度范围内,密集区消光系数最大值在1.0-1.8km-1之间；扬沙天气下,低层气溶胶密集区出现在0-1km的高度范围内,密集区消光系数最大值在1.0-2.5km-1之间,高层气溶胶分布较均匀,消光系数值为0.25km-1左右,偶尔在6km处出现密集区,密集区消光系数最大值在2.0-2.5km-1； 6,2007年4月3日,是半干旱区典型的多云转晴天气过程,MPL-4B的反演结果也同样完整的反映了此次过程：3点,5km高度范围处出现较薄的气溶胶密集区,消光系数最大值约为0.2km-1；9点-15点,分别在4km和8km高度范围处出现较厚的密集区,消光系数最大值约为0.25-0.6km-1之间；18点之后,整层气溶胶分布趋于均匀,消光系数在0.05km-1左右； 7,选取春、夏、秋、冬四个季节的激光雷达探测资料,反演得到了半干旱区边界层内气溶胶消光系数的时空三维特征：半干旱区的边界层气溶胶平均消光系数具有明显的按冬、春、秋、夏顺序依次变小的特征,依次为：0.59km-1、0.14km-1、0.13km-1、0.11km-1,且冬季底层气溶胶消光系数较大,375m以下消光系数均值大于1。各季在中午12-15时,边界层内气溶胶消光系数较大。
基于MODIS遥感数据的环渤海地区气溶胶光学厚度获取及应用研究
这是一篇关于大气气溶胶,环渤海地区,气溶胶光学厚度,MODIS,时空演变的论文, 主要内容为大气气溶胶在地球辐射平衡中扮演很重要的角色。气溶胶通过散射和吸收太阳辐射影响了地气系统的辐射收支平衡,是气候变化研究中的重要因子,同时对人类健康也至关重要,气溶胶光学厚度是气溶胶最重要的参数之一,是表征大气浑浊度的重要物理量。随着经济的快速发展,环渤海地区作为继长江三角洲、珠江三角洲之后经济高速增长、三大城市群之一的地区,对气溶胶光学特性研究尤为重要。 本文研究了卫星遥感反演气溶胶光学厚度算法,包括暗像元法,对比方法等,利用NASA所发布的2001-2009年MODIS Level 2气溶胶产品数据,获取了环渤海地区气溶胶光学厚度数据,在经过适用性分析基础上,研究了环渤海地区气溶胶光学厚度分布的时间变化和空间分布特点,同时也分析了影响该区域气溶胶光学厚度分布的因素。结果显示,在空间上,该区域的辽宁省中南部地区、河北省中南部地区、北京市东南部地区以及天津市区等区域,同时包括一些城市的市区等区域是气溶胶光学厚度值较大区域;而森林、草地覆盖率较高的长白山山区、太行山地区,以及张北高原等是气溶胶光学厚度值较低地区。时间上,从多年上看,该地区气溶胶光学厚度值呈现波动性,2003年最大,2009年最小的特点;从季节上看,夏季达到最大,AOD多年平均值为0.62,其次是春季,AOD多年平均值为0.58,再者是秋季,AOD多年平均值为0.36,而冬季最小,AOD为0.27的显著规律。AOD从春季到夏季呈现增加的趋势,在夏季达到极大值后,开始变小,在冬季达到最小值。从月份上看,环渤海地区气溶胶光学厚度值在七月份达到最大,AOD多年平均值为0.78;而最小月份12月AOD仅为0.25,从1月到6月呈现逐渐增加的趋势,到6月达到最大值,之后又逐步降低,到12月达到一年中的最小值。 在此基础之上,分析了气溶胶光学厚度与土地利用/覆被变化(LUCC)、地形地貌、等之间的关系,发现气溶胶光学厚度低值区主要位于草地、林地地区,并且地势较高地区;气溶胶高值区主要位于城镇密集区、农业用地以及地势较低的平原地区、盆地等。这些结果为气候研究和环境研究提供了重要的基本数据。
我国近海大气气溶胶中Fe的溶解度及其影响因素
这是一篇关于大气气溶胶,铁溶解度,溶解态铁,总铁,大气过程,中国近海的论文, 主要内容为海洋中微量元素Fe的含量已经成为其初级生产力的主要限制性因子,大气中颗粒态Fe的干、湿沉降是海水中Fe的主要来源。但沉降入海后,真正能起到提高海洋初级生产力作用的是气溶胶中可溶性的Fe,因此关于大气气溶胶中微量元素Fe的溶解度研究就显得尤为重要。目前这项研究工作正在全世界的范围内开展,但关于亚洲地区气溶胶中Fe的溶解度研究还相对较少。本研究于2013年在我国近海海域采集了69个大气总悬浮颗粒物样品(其中渤海6个、黄海16个、东海33个、南海14个),分析了其中微量元素Fe的总浓度与溶解态浓度,讨论了其在不同海域的溶解度特征,重点探究了酸化过程、云过程、气溶胶传输路径、重力沉降、海盐气溶胶含量以及生物质燃烧等大气中发生的过程对气溶胶中Fe溶解度的影响。以期认识我国近海大气气溶胶中Fe的溶解度特征及其主要影响因素,为正确评价我国近海大气沉降中Fe对海洋初级生产力的贡献提供一定的参考资料。研究发现：在采样期间我国近海海域(渤海、黄海、东海以及南海)大气气溶胶中总Fe含量呈现由北向南依次降低的趋势：渤海(2024ng/m3)>黄海(1064ng/m3)>东海(607 ng/m3)>南海(435 ng/m3)。我国近海海域大气气溶胶中Fe的溶解度为1.5%--21.3%,平均为8.7%,各海域的溶解度平均分别为：南海海域7.2%、东海海域9.7%、黄海海域10.4%、渤海海域7.4%。南海海域大气气溶胶中的总Fe(FeT)主要来自于自然源。溶解态Fe(Fes)与nss-SO42-.N03及乙二酸等酸性组分之间存在显著的正相关关系,表明酸化过程是影响南海气溶胶中Fe溶解度的主要因素。溶解态Fe与nss-K+:很好的相关关系表明生物质燃烧也可能影响气溶胶中Fe的溶解度,但经计算发现生物质燃烧对气溶胶中溶解态Fe的直接贡献很小,而主要来自生物质燃烧产生的颗粒物作为云凝结核参与的云过程对气溶胶中Fe溶解度的间接影响。溶解态Fe与主要来自人为来源的As.Pb.Cd等微量金属元素的相关性要远好于这些元素总量之间的相关性,表明Fe与这些元素在经历了相似的大气过程,而大气中普遍存在的云过程可以在很大程度上解释这一现象。东海海域受沙尘影响的样品中FeT.Fes以及人为污染物的含量都远高于非沙尘样品,但沙尘与非沙尘样品中Fe的平均溶解度却相差不大。按气团后向轨迹的不同,受沙尘影响的样品可分为两类：高空传输且移动较快的清洁型样品(FC型)；低空传输移动较慢的污染型样品(SP型),SP型样品中Fe溶解度(15.5%)明显高于FC型(6.1%),但与非沙尘样品较为相近。不同季节大气颗粒物中Fer和Fe的溶解度有较大区别,Fer的季节变化为：秋季>春季>夏季；Fe的溶解度为：夏季>春季>秋季。东海气溶胶中溶解态Fe与酸性组分存在显著的相关关系,表明大气颗粒物表面的酸化过程是影响东海气溶胶中Fe溶解度的主要因素,沙尘气溶胶中SP型与FC型样品中Fe溶解度有较大差异也说明了这一点。另外,海盐气溶胶含量高时气溶胶中Fe的溶解度往往较低。黄渤海海域大气气溶胶样品根据其气团来源不同可以分为两类：来自我国北方大陆的NCS样品及来自非北方大陆的no-NCS样品,no-NCS样品中Fe溶解度为13.5%,明显高于NCS样品中的7.3%。研究发现：在NCS样品中云过程可能是影响Fe溶解度的主要因素：而在no-NCS样品,酸化过程则可能是影响Fe溶解度的主要因素。Fe的溶解度与颗粒物比表面积有较好的相关性,表明Fe溶解度与颗粒物的大小有关,粒径较小的颗粒物具有较大的比表面积其为含Fe颗粒物进行大气反应提供更加充分的反应场所进而提高其溶解性。
半干旱区激光雷达的探测及应用研究
这是一篇关于激光雷达,大气气溶胶,消光系数,实际探测高度,反演方法,仪器差异,时空变化的论文, 主要内容为激光雷达是当前一种应用广泛的主动式遥感工具,本文针对兰州大学两台激光雷达,CAMLTM CE-370-2和MPL-4B分别在2005年7月至2007年1月及2007年3月至2009年1月的观测资料,经过大量的数据筛选处理,探讨了两台雷达的实际探测高度和应用差异。利用Klett法及Fernald法对回波数据进行了反演计算,讨论了不同反演方法的参数选取、反演结果的差异性,探讨了激光雷达对半干旱区典型天气状况下(浮沉天气、扬沙天气、多云天气)大气气溶胶的反演能力,讨论了边界层内气溶胶的三维变化,主要研究结果如下： 1,实际探测高度的探讨：相对CAMLTM CE-370-2激光雷达,MPL-4B的实际探测高度较高,前者最大探测高度15.8km,平均探测高度6.6km,后者则分别为22.8km和12.4km。 2,反演参数的选取：认为在半干旱区,采用Klett算法反演气溶胶消光系数时参数k值取0.78较为合理；采用Fernald算法反演气溶胶消光系数时参数S1进行分层取值：2km以下取15,2km-15km取20,15km-20km取40,20km-25km取50。 3,反演方法的比较：分析两种方法的反演结果发现,对于实际探测高度顶端以下的气溶胶消光系数,两种方法的反演结果基本一致,在接近际探测高度顶端大约1km范围时开始出现差异：Fernald法反演结果较Klett法大1到2个量级；但当整层大气气溶胶分布较均匀时,两种方法反演得到的整层气溶胶消光系数廓线基本吻合。 4,仪器的差异性分析：对两台激光雷达的同期探测资料进行分析,发现两台仪器得到的大气气溶胶消光系数量级基本一致,垂直廓线的变化趋势十分相似,所反映的气溶胶密集区也十分一致。虽然MPL-4B的探测高度较高,但实际探测高度顶端附近的气溶胶消光系数却会出现数值较大的情况； 5,2008年5月1-2日,是一次半干旱区典型的浮尘、扬沙天气过程,MPL-4B的反演结果完整的反映了此次过程。浮尘天气下,低层气溶胶密集区出现在1-2km的高度范围内,密集区消光系数最大值在0.4-1.0km-1之间,高层气溶胶密集区出现在5-7km的高度范围内,密集区消光系数最大值在1.0-1.8km-1之间；扬沙天气下,低层气溶胶密集区出现在0-1km的高度范围内,密集区消光系数最大值在1.0-2.5km-1之间,高层气溶胶分布较均匀,消光系数值为0.25km-1左右,偶尔在6km处出现密集区,密集区消光系数最大值在2.0-2.5km-1； 6,2007年4月3日,是半干旱区典型的多云转晴天气过程,MPL-4B的反演结果也同样完整的反映了此次过程：3点,5km高度范围处出现较薄的气溶胶密集区,消光系数最大值约为0.2km-1；9点-15点,分别在4km和8km高度范围处出现较厚的密集区,消光系数最大值约为0.25-0.6km-1之间；18点之后,整层气溶胶分布趋于均匀,消光系数在0.05km-1左右； 7,选取春、夏、秋、冬四个季节的激光雷达探测资料,反演得到了半干旱区边界层内气溶胶消光系数的时空三维特征：半干旱区的边界层气溶胶平均消光系数具有明显的按冬、春、秋、夏顺序依次变小的特征,依次为：0.59km-1、0.14km-1、0.13km-1、0.11km-1,且冬季底层气溶胶消光系数较大,375m以下消光系数均值大于1。各季在中午12-15时,边界层内气溶胶消光系数较大。
基于MODIS遥感数据的环渤海地区气溶胶光学厚度获取及应用研究
这是一篇关于大气气溶胶,环渤海地区,气溶胶光学厚度,MODIS,时空演变的论文, 主要内容为大气气溶胶在地球辐射平衡中扮演很重要的角色。气溶胶通过散射和吸收太阳辐射影响了地气系统的辐射收支平衡,是气候变化研究中的重要因子,同时对人类健康也至关重要,气溶胶光学厚度是气溶胶最重要的参数之一,是表征大气浑浊度的重要物理量。随着经济的快速发展,环渤海地区作为继长江三角洲、珠江三角洲之后经济高速增长、三大城市群之一的地区,对气溶胶光学特性研究尤为重要。 本文研究了卫星遥感反演气溶胶光学厚度算法,包括暗像元法,对比方法等,利用NASA所发布的2001-2009年MODIS Level 2气溶胶产品数据,获取了环渤海地区气溶胶光学厚度数据,在经过适用性分析基础上,研究了环渤海地区气溶胶光学厚度分布的时间变化和空间分布特点,同时也分析了影响该区域气溶胶光学厚度分布的因素。结果显示,在空间上,该区域的辽宁省中南部地区、河北省中南部地区、北京市东南部地区以及天津市区等区域,同时包括一些城市的市区等区域是气溶胶光学厚度值较大区域;而森林、草地覆盖率较高的长白山山区、太行山地区,以及张北高原等是气溶胶光学厚度值较低地区。时间上,从多年上看,该地区气溶胶光学厚度值呈现波动性,2003年最大,2009年最小的特点;从季节上看,夏季达到最大,AOD多年平均值为0.62,其次是春季,AOD多年平均值为0.58,再者是秋季,AOD多年平均值为0.36,而冬季最小,AOD为0.27的显著规律。AOD从春季到夏季呈现增加的趋势,在夏季达到极大值后,开始变小,在冬季达到最小值。从月份上看,环渤海地区气溶胶光学厚度值在七月份达到最大,AOD多年平均值为0.78;而最小月份12月AOD仅为0.25,从1月到6月呈现逐渐增加的趋势,到6月达到最大值,之后又逐步降低,到12月达到一年中的最小值。 在此基础之上,分析了气溶胶光学厚度与土地利用/覆被变化(LUCC)、地形地貌、等之间的关系,发现气溶胶光学厚度低值区主要位于草地、林地地区,并且地势较高地区;气溶胶高值区主要位于城镇密集区、农业用地以及地势较低的平原地区、盆地等。这些结果为气候研究和环境研究提供了重要的基本数据。
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