基于卫星和地基观测的长三角地区气溶胶直接辐射效应研究

发布时间：2017-08-14 07:39

  本文关键词：基于卫星和地基观测的长三角地区气溶胶直接辐射效应研究

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【摘要】：随着城市化的迅速发展,空气污染已成为人类发展过程中的一个重要问题。作为大气成分的重要组成部分,气溶胶不仅与大气环境质量密切相关,而且在地气辐射能量平衡中发挥着重要的作用。准确监测气溶胶光学特性和直接辐射效应不仅可以加深对于气候系统中能量平衡的理解,还可以在国家大气污染的预防与治理中发挥重要的作用。因此,本文分别针对地基实测数据、卫星数据(低空间分辨率数据和高空间分辨率)得到的气溶胶直接辐射效应进行分析研究。通过对AERONET长三角站点的气溶胶光学特性参数和太湖站点的气溶胶直接辐射效应的分析发现,气溶胶光学厚度、单次散射反射率、不对称因子、气溶胶直接辐射效应都在夏季出现最大值,冬季出现最小值。波长指数和细粒子百分比都在在秋季出现最大值,春季出现最小值。进一步统计分析得到长三角地区气溶胶类型以吸收和中度吸收类型细粒子为主。本文选取了2005年-2014年期间520幅晴空MODIS数据计算了气溶胶直接辐射效应,得到长三角地区地面和大气顶气溶胶直接辐射效应10年均值分别为-102.916W/m2和-3.079W/m2。利用AERONET太湖和杭州站点数据进行验证分析,得到太湖和杭州站点地面和大气顶气溶胶直接辐射效应的平均相对误差为22.07%、19.62%和29.62%、29.82%。进一步对长三角地区气溶胶直接辐射效应进行时空分析,发现地面气溶胶直接辐射效应值呈现北部低南部高的特点,大气顶气溶胶直接辐射效应值呈现以中部为中心,向周边递增的分布特点,夏季气溶胶直接辐射效应值最低,冬季最高。上海地区气溶胶直接辐射效应值始终最低,其次是江苏,说明上海受气溶胶影响最大,降温效果最明显。最后利用高时间分辨率HJ-1CCD数据对南京市一次短时间的大气污染过程进行气溶胶光学特性和直接辐射效应的研究。计算得到2013年3月3日、4日和7日的AOD平均值分别是0.41、0.54和0.79,地面气溶胶直接辐射效应平均值为-75.6Wm-2、-98.1Wm-2和-138.2Wm-2,大气顶气溶胶直接辐射效应值平均值为-3.7Wm-2、-5.2Wm-2和-8.1Wm-2。进一步对气溶胶光学厚度和直接辐射效应进行时空分析,发现此次气溶胶污染是由本地工业生产、汽车排放和人类活动等引起的,与大气污染的区域性输送没有直接关系。
【关键词】：MODIS HJ AERONET 气溶胶直接辐射效应 时空特征分析
【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】：2016
【分类号】：P412;P422.1;X513
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 气溶胶直接辐射效应地基遥感研究10-12
• 1.2.2 气溶胶直接辐射效应卫星遥感研究12-13
• 1.3 研究目标与内容13-15
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.3.3 研究技术路线14-15
• 第二章 基于站点观测的气溶胶直接辐射效应研究15-27
• 2.1 研究区概况15-16
• 2.2 长三角地区AERONET站点及数据介绍16-17
• 2.3 气溶胶光学厚度和波长指数的变化特征17-20
• 2.4 单次散射反射率和不对称因子的变化特征20-22
• 2.5 气溶胶细粒子百分比的变化特征22-24
• 2.6 气溶胶直接辐射效应变化特征24-25
• 2.7 本章小结25-27
• 第三章 基于MODIS数据的气溶胶直接辐射效应研究27-46
• 3.1 研究资料与方法27-32
• 3.1.1 MODIS卫星数据及预处理27-28
• 3.1.2 气溶胶直接辐射效应计算28
• 3.1.3 6S模型介绍28-29
• 3.1.4 6S模型参数的敏感性分析29-32
• 3.2 气溶胶直接辐射效应结果与精度检验32-36
• 3.2.1 长三角地区10年平均气溶胶直接辐射效应32-34
• 3.2.2 结果验证34-36
• 3.3 长三角地区气溶胶直接辐射效应时空分布特征分析36-44
• 3.3.1 气溶胶直接辐射效应空间分布特征36-42
• 3.3.2 气溶胶直接辐射效应时间分布特征42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 基于HJ卫星的气溶胶直接辐射效应研究46-58
• 4.1 典型污染过程的选取46-49
• 4.1.1 PM2.5数据分析46-47
• 4.1.2 气象资料数据分析47-48
• 4.1.3 实测数据分析48-49
• 4.2 研究方法与资料49-53
• 4.2.1 HJ-1数据预处理49-50
• 4.2.2 气溶胶光学厚度反演原理与步骤50-53
• 4.3 气溶胶光学厚度反演结果分析与特征分析53-54
• 4.4 气溶胶直接辐射效应值反演结果与特征分析54-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 结论与展望58-61
• 5.1 研究结论58-59
• 5.2 研究创新点59-60
• 5.3 研究不足与展望60-61
• 参考文献61-66
• 作者简介66-67
• 致谢67

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本文编号：671528