遥感反演安徽地区气溶胶光学厚度及其时空特征分析

发布时间：2020-01-30 09:29

【摘要】：本文基于MODIS影像和环境一号卫星影像反演安徽及周边地区的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD),以及美国国家宇航局(NASA)发布的Aqua/MODIS气溶胶光学厚度月均值、年均值产品,同时利用气溶胶自动观测网(AERONET)所记录的气溶胶监测数据来验证遥感反演气溶胶产品的精度,并结合华东地区GDEM地形数据以及AERONET气象监测数据,分析研究区内气溶胶的时空分布特征,并讨论可能影响气溶胶分布的相关因素；并利用合肥市污染物实时监测数据,分析气溶胶与PM2.5、PM10相关性,并对其拟合模型进行讨论。本文得出的主要结论如下：1. AERONET监测数据与MODIS气溶胶产品的验证结果表现出很好的一致性,其相关系数达0.83,斜率达0.96,标准方差为0.18；由相关性分析数据可知,落在标准误差线内的数据点高达70%,高于NASA标准误差所要求的值(65%)。对不同气溶胶模式下环境卫星影像反演的验证结果可以看出,城市型AOD与AERONET监测数据之间相关系数达0.896,说明根据城市型气溶胶反演结果与AERONET监测数据有着很好的一致性；然而,大陆型反演AOD与AERONET监测数据之间相关系数仅为0.578,并仅有35%的验证点落在误差范围内。由此可知,城市型模式对合肥市环境卫星影像气溶胶反演更为适用。2.本文结合MODIS 04气溶胶产品、地形及Angstrom波长指数等因素分析安徽省及周边地区气溶胶时空分布特征,并通过月、季、年三个角度进行讨论分析。安徽及周边地区气溶胶分布具有明显的时空变化特征。时间分布上,气溶胶浓度较高的为春季和冬季,安徽中东部到江苏西部一带表现出较高均值(AOD值大于0.9);安徽省及周边地区气溶胶浓度均值最低发生在秋季。空间分布上,气溶胶低值基本上都分布在海拔较高的山区地带,例如皖西、皖南和庐山山区；气溶胶高值基本上分布在平原地区,由于山区的屏障作用,导致皖西、皖南山区间的沿江平原气溶胶浓度明显升高。3.基于MODIS卫星影像反演的气溶胶光学厚度,来源于实测和AERONET监测的气象数据和安徽省年鉴对气溶胶及其相关影响因素的相关性进行分析。在安徽及周边地区,能见度随气溶胶浓度的升高而逐渐降低；相对湿度与气溶胶光学厚度表现出较明显的正相关；当风速达到一定值时,会对气溶胶的扩散起到促进作用,从而降低气溶胶的浓度；在经济发达及人为活动频繁的地区,气溶胶浓度通常较高,而植被覆盖较高的山区地带和人口稀少、经济落后的区域,气溶胶浓度通常较低。4.基于环境卫星影像反演的气溶胶光学厚度,结合合肥市PM2.5、PM10监测数据,分析AOD与颗粒物的相关性,并讨论了道路、城区与全市整体AOD均值的差异。结果表明,AOD与PM2.5和PM1o都表现出明显负相关。两种颗粒物中,PM2.5颗粒与AOD的负相关性更明显,我们由此可以推知,大气中的细粒子颗粒物对气溶胶光学厚度浓度的影响要更为重要。通过提取道路及城区范围内AOD值,将其与合肥市整体均值进行对比发现,道路及城区部分的气溶胶污染均要比合肥市整体严重。
【图文】：

流程图,流程,反演

图２－１邋ＭＯＤＩＳ邋ＡＯＤ反演流程逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋ＭＯＤＩＳ邋ＡＯＤ邋ｒｅｔｒｉｅｖａｌ邋ｐｒｏｃｅ巧逡逑１３逡逑

影像,几何校正,发射率,影像

第二章卫屋影像气溶胶反演逡逑３－７波段的空间分辨率为如Ｏｍ，８０６波段的空间分辨率为ｌＯＯＯｍ。同样由于地逡逑球的曲率，卫星成像后扫描带会定的投影方式形成一张平面的影像，而越靠逡逑近边缘处曲率差异就会越大，从而导致影像的边缘部分发生重合，即形成所谓的逡逑＂双眼皮＂效应，，也可Ｗ称之为＂蝴蝶结＂现象。２０１３年７月２４日影像几何校正逡逑后结果如图２－２所７１＾。逡逑
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X513;X87

【参考文献】