AIRS-AMSU甲烷反演产品的地基和空基检验及其应用

发布时间：2020-05-20 03:28

【摘要】：甲烷作为大气中仅次于二氧化碳和水蒸气的第三大温室气体,其浓度的增加会加速全球气候变暖。应用曼—肯德尔(M-K突变检测)等方法对2009年1月—2013年12月瓦里关(WLG)、临安(LAN)、龙凤山(LFS)、上甸子(SDZ)和2010年7月—2013年12月香格里拉(XGLL)本底站甲烷浓度的时间、空间变化特征及形成原因进行了分析,然后利用临安、龙凤山、上甸子、瓦里关和香格里拉本底站观测的甲烷浓度对AIRS/AMSU(以下简称AIRS)反演的近地面甲烷产品进行了验证,并对比了AIRS/AMSU和GOSAT产品之间的差异,最后利用AIRS三级产品对中国地区CH4浓度时空分布特征进行了分析。结果表明:(1)大气本底站观测的甲烷浓度的整体变化规律表现为:研究时段内临安站点的甲烷浓度最高,平均值为1965 ppbv;龙凤山站次高,平均值是1939 ppbv;上甸子站居中,均值为1914ppbv;瓦里关和香格里拉站的最低,平均值分别是1864和1861ppbv。瓦里关站甲烷浓度年均增长率为0.034%,临安、龙凤山、上甸子和香格里拉本底站的年均增长率分别为0.033%、0.025%、0.018%和0.01%。临安、龙凤山、上甸子均出现浓度突变点,突变点出现的时间与污染过程发生的时间相吻合。季节变化特征表现为:临安站甲烷浓度在7月份达到谷值;龙凤山为“W”型变化;上甸子站在7、8月份CH4浓度最高,瓦里关季节变化与上甸子类似;而香格里拉站点夏季CH4浓度受季风的影响较大,表现出明显的单峰。除了瓦里关站点,其它4个站点甲烷浓度的日变化均表现出同样的趋势:午后达到全天最低值,夜间和凌晨的浓度较高;而瓦里关正好相反,于正午达到全天甲烷浓度的峰值,这是由于牧区放牧造成的。(2)AIRS反演甲烷产品的地基检验结果表明:临安、龙凤山、上甸子、瓦里关和香格里拉本底站观测和AIRS反演近地面产品的平均偏差约为-93.12ppbv、-44.03ppbv、-30.75ppbv、-5.19ppbv 和 9.65ppbv,相关系数分别是 0.5、0.53、0.21、0.49 和 0.11,标准差均不超过22ppbv。AIRS反演结果整体偏低于地基观测结果,AIRS反演结果和地基观测结果逐月变化特征相同。AIRS反演精度受云的影响较大,并且受到反演算法、季节变化等因素的影响。(3)AIRS与GOSAT反演甲烷廓线的对比结果表明:AIRS和GOSAT反演值随高度的分布一致,近地面附近GOSAT反演值略高于AIRS反演值。500—600hPa高度二者吻合度最高,偏差在17.9ppbv以内。在10—70hPa高度范围二者反演值的偏差较大,AIRS反演值显著高于GOSAT反演值,偏差可以达到254.5ppbv。(4)对中国地区甲烷浓度的时空分布特征进行分析,结果发现近地面CH4浓度属于南低北高的情况,中国东部沿海比西部的甲烷浓度高。含油气盆地的地区甲烷浓度相对较高。近地面CH4浓度季节变化特征为:秋冬季节的甲烷浓度要高于春夏季节的甲烷浓度。青藏高原的甲烷浓度在秋季达到最大,主要是受到强辐合作用和西南季风的影响。我国南部地区的甲烷浓度四季变化不明显。中国地区对流层的甲烷浓度在2009—2013年表现出明显的增长。总的来说,中国地区甲烷浓度的垂直分布特征是:随着高度的增加而下降。而且随着高度的增加,各地之间的甲烷浓度差值也在逐渐减小。
【图文】：

读取ＡＩＲＳ和Ｇ０ＳＡＴ距离地面站点最近（距离最大不超过１００ｋｍ）的像素点的甲烷浓逡逑度乖佴廓线，在时间（２００９年４月一２０１３年１２月）和空间上将ＡＩＲＳ与Ｇ０ＳＡＴ进行逡逑匹配。图７分别给出了临安、龙凤山、．１：甸子、瓦里关和香格里拉本底站ＡＩＲＳ与Ｇ０ＳＡＴ逡逑反演甲烷廓线的对比结果，可以看出，ＡＩＲＳ与ＧＯＳＡＴ甲烷浓度廓线比较吻合，随高度逡逑的分布较一致。４００ｈＰａ以下，两种资料的吻合度很高。２００ｈＰａ以上，两种卫星反演的逡逑甲烷浓度均随着高度的增加急剧减少。逡逑２５逡逑

国区域对流层甲烷的浓度变化时，两种资料都可以应用。但是在研宄近地面甲烷浓度时，逡逑ＧＯＳＡＴ提供的产品数量没有ＡＩＲＳ多，在选定的时间段内仅仅有不到４００个数据可用。逡逑图８也给出了不同季节两者的对比情况，总的来说近地面ＧＯＳＡＴ和ＡＩＲＳ反演的逡逑甲烷浓度夏秋比冬春高，主要是夏秋季有利于ＣＨ４源排放；而香格里拉站点，，近地面秋逡逑冬反演浓度大于春夏反演浓度，这与香格里拉本底站地基观测的甲烷浓度季节变化规律逡逑相同［３９］。临安站４００—７００ｈＰａ高度，ＡＩＲＳ反演的浓度在夏秋冬三个季节高于ＧＯＳＡＴ逡逑反演的浓度。５０ｈＰａ高度处，两种资料的差值量级达到２００多个ｐｐｂｖ，冬季差值较其它逡逑三个季节大。龙凤山站点，２００ｈＰａ以下，ＡＩＲＳ反演值小于ＧＯＳＡＴ反演值，并且冬季逡逑两种资料的差值较其它三个季节小。５０ｈＰａ附近，ＡＩＲＳ反演值远远高于ＧＯＳＡＴ，春季逡逑差值较其它三个季节大。上甸子本底站与龙凤山本底站变化规律相似。瓦Ｍ关２００ｈＰａ逡逑高度以下冬季两种资料的差值较火。香格里拉本底站２００ｈＰａ高度以下夏季两种资料的逡逑差值比其他三个季节大。逡逑｜逦－－－－－逦１逦！？0．：：＝识逦Ｉ逡逑逦Ｋｆ邋？．１ｆｔ逦？逦？逦｜Ｈ逦５００邋被？■’．，Ａ逦ｌ邋？邋
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X51;X831

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周聪;施润和;高炜;;对流层中层与近地面大气二氧化碳浓度的比较研究[J];地球信息科学学报;2015年11期

2 王红梅;李佳田;张莹;李莘莘;张蓝;陈良富;;利用AIRS产品分析中国地区近地面甲烷浓度时空特性[J];遥感学报;2015年05期

3 程巳阳;安兴琴;周凌f^;刘立新;方双喜;姚波;刘钊;;北京上甸子大气本底站CO_2浓度的源汇区域代表性研究[J];中国环境科学;2015年09期

4 张定媛;廖宏;;大气甲烷的源和汇及其浓度的观测模拟研究进展[J];气象科技进展;2015年01期

5 方双喜;周凌f^;栾天;马千里;王红阳;;浙江临安大气本底站CO浓度及变化特征[J];环境科学;2014年07期

6 刘辉;寿亦萱;漆成莉;;高光谱大气红外探测仪(AIRS)反演大气不稳定度指数在强对流天气个例中的应用试验[J];气象;2014年06期

7 赵玉成;刘鹏;王剑琼;李宝鑫;;1991~2011年瓦里关全球大气本底监测事实[J];青海环境;2014年01期

8 李红军;唐俊红;;大气甲烷排放源研究进展[J];杭州电子科技大学学报;2014年02期

9 倪成诚;李国平;熊效振;;AIRS资料在川藏地区适用性的验证[J];山地学报;2013年06期

10 张芳;周凌f^;许林;;瓦里关大气CH_4浓度变化及其潜在源区分析[J];中国科学:地球科学;2013年04期

相关博士学位论文 前1条

1 栾天;黑龙江龙凤山区域大气本底站温室气体浓度特征及源汇研究[D];中国气象科学研究院;2015年

相关硕士学位论文 前4条

1 赵引弟;中国主要温室气体卫星柱浓度与人为排放估计值比较研究[D];华东师范大学;2014年

2 朱文刚;高光谱大气红外探测器AIRS资料云检测及晴空通道应用技术初步研究[D];南京信息工程大学;2012年

3 韩英;基于卫星遥感数据分析中国区域大气CH4垂直柱浓度时空特征[D];南京大学;2011年

4 吴莹;北京及太行山东麓河北三城市大气污染联合观测与比对分析研究[D];南京信息工程大学;2011年

本文编号：2671966