近地面二氧化氮与二氧化硫卫星遥感反演研究

发布时间：2019-11-08 00:39

【摘要】：大气污染对空气质量和气候变化产生的影响日益显著,已成为当今社会高度关注和急待解决的重要问题。大气污染中痕量气体NO_2和SO_2起着非常重要的作用,因此本文研究了基于OMI观测数据的大气NO_2对流层柱浓度的反演算法,并将反演结果分别与OMI NO_2产品、地基MAX-DOAS实验观测资料进行了比对。还基于OMI依据BRD算法反演了大气SO_2柱浓度,并与地基MAX-DOAS观测资料进行了比对。实际上相较NO_2、SO_2柱浓度,与人为排放、人体健康更相关的是近地面NO_2、SO_2浓度,但当前国内外遥感反演大气NO_2、SO_2多针对的是对流层、边界层柱浓度,对近地面浓度的研究还尚未成熟。因此本文还提出了一种基于OMI观测数据,结合空气质量模式系统RAMS-CMAQ的NO_2、SO_2近地面浓度反演算法,并将反演结果与中国环境监测总站观测的NO_2、SO_2地面浓度资料进行了验证。具体包括以下几个方面:(1)介绍了基于DOAS针对大气痕量气体的反演原理和星载传感器OMI的NO_2对流层柱浓度反演方法,并利用DOAS基于OMI反演了NO_2对流层柱浓度。将反演结果与OMI NO_2产品、地基MAX-DOAS实验观测资料进行了比对,相关系数分别约为0.90、0.72。(2)介绍了针对卫星观测SO_2的BRD遥感反演算法,并利用BRD基于OMI反演了SO_2柱浓度,将反演结果与地基MAX-DOAS实验观测资料进行了比对,相关系数约为0.55。(3)研究了基于OMI,结合RAMS-CMAQ的NO_2近地面浓度反演算法。利用RAMS-CMAQ模拟了对流层内NO_2浓度垂直廓线并对其进行了验证。并利用最优插值方法,将空间分辨率为0.25×0.25°的OMI Level 3 NO_2柱浓度产品与空间分辨率为64km的RAMS-CMAQ模拟NO_2对流层内浓度垂直廓线实现了两者空间分辨率的统一。将NO_2近地面浓度反演结果与地面站点NO_2观测资料进行了比对,以2014年1月中国地区结果为例,RAMS-CMAQ模拟结果与地基观测资料的标准差为21.79μg/m3,算法反演结果与地基观测资料的标准差提高到18.90μg/m3;方差由RAMS-CMAQ的353.09提高到算法的257.19。(4)研究了基于OMI,结合RAMS-CMAQ的SO_2近地面浓度反演算法。并将反演结果与地面站点SO_2观测资料进行了比对,以2014年北京地区四季反演结果为例,算法结果与地基观测资料具有较好的相关性,相关系数约为0.60。针对卫星观测NO_2、SO_2近地面浓度,利用卫星观测数据与空气质量系统模拟数据相结合,实现了反演算法并进行了验证。在未来开展将卫星观测NO_2、SO_2近地面浓度应用于NO_2、SO_2人为排放监测、排放清单验证等研究。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X87

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本文编号：2557566