基于Fernald和Klett方法确定气溶胶消光系数边界值

基于Fernald方法和Klett方法,推导出一个具有明确物理意义的确定气溶胶消光系数边界值的表达式,该式比目前用于确定边界值的Collis斜率法表达式增加了两项:空气分子消光系数项和后向散射项,这两项与Collis斜率法的值符号相反。空气分子消光系数项较小,但后向散射项为后向散射系数的倒数和导数的乘积,绝对值能达到Collis斜率法的75.2%。分析表明,考虑了新增两项反演的大气气溶胶光学厚度(AOD)与实测更接近,所以增加这两项是合理的、必要的。不同标高反演2007年9月20日的AOD在0.20～0.25之间,变化范围较小;反演的AOD方差为0.003,相对较小。说明新方法对标高的依赖较小且较稳定。分析424个时次晴空资料的反演结果可知,反演比实测大7.4%,反演与实测的相关系数为93.2%,相对误差和绝对误差分别为10.9%和0.03,反演的AOD方差为0.02,AOD小于0.45(占到资料总数的91.7%)时,反演结果较好。

长江中下游地区太阳辐射变化及其对光合有效辐射的影响

利用太阳辐射、日照时数及大气气溶胶光学厚度等资料,采用线性趋势、Mann-Kendall检验等分析方法,研究了近50年长江中下游地区太阳辐射变化特征、原因及其对光合有效辐射(PAR)的影响。结果显示:1961～2010年长江中下游地区总辐射在1991年前、后呈先下降后上升趋势;整个时期,散射辐射占总辐射的比重不断增加,直接辐射占总辐射的比重不断减少;受太阳辐射及其组成变化的影响,1961～2010年该地区PAR呈下降趋势,但PAR占总辐射的比例明显上升。进一步分析结果表明,1991年以前总辐射下降的主要原因是日照时数减少造成直接辐射量下降;1991年以后,受直接辐射强度增强的影响,直接辐射量的下降趋于平缓,该时段内总辐射的上升主要和大气气溶胶增加所引起的散射辐射量上升有关。

基于MAX-DOAS的对流层NO_2和气溶胶光学厚度遥测反演

随着全球工业化速度加快和人口的增多,大气环境问题日益突出,NO_2和气溶胶在大气化学中扮演着重要的角色。地基多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)基于被动DOAS原理,近年来已成功应用于大气痕量气体柱浓度和气溶胶光学厚度(AOD)测量方面。基于被动DOAS算法对合肥秸秆燃烧期间NO_2柱浓度以及气溶胶光学厚度进行了观测,并把对流层柱浓度和臭氧监测仪(Ozone Monitoring Instrument,OMI)结果进行对比;测量的气溶胶光学厚度和太阳光度计(CE318)进行了对比。结果表明,MAX-DOAS测量结果要高于卫星值,11月6日MAX-DOAS测量NO_2柱浓度日均值为OMI的1.9倍;二者在无云条件下一致性较好;MAX-DOAS反演AOD和太阳光度计结果相关性在0.9以上。

基于MODIS数据反演高反射率地区气溶胶光学厚度的方法研究

针对高反射率地区地表反射率难以确定的难点,假设在不同年间同一天相同地物的两个不同波段的比值近似相等的前提下,借助几何光学模型理论,应用MODIS历史产品和数据,即MODIS地表反射率产品(MOD09)、历史MODIS图像第七波段的地表反射率和待反演地区的MODIS第七波段的地表反射率数据计算出待反演地区的MODIS其他波段的地表反射率,然后结合利用6S辐射传输模式计算建立的查找表,可实现待反演区域的气溶胶光学厚度的反演。以北京市区为例,应用该方法实现了北京市区的气溶胶光学厚度反演,并把反演结果与AERONET观测站的结果进行了对比,对比发现该反演方法对亮区域有效,其误差在30%以内。

用MFRSR仪器观测气溶胶光学厚度

气溶胶对激光大气传输有着重要的影响。多光谱旋转遮蔽影带辐射计(MFRSR)是一种用于地基辐射和气溶胶测量的仪器。该仪器使用自动旋转影带技术同时在七个波段交替进行总的水平辐射和漫射水平辐射测量,然后推算得出直接辐射。其中6个波段的中心波长分别是414.3 nm,495.3 nm,613.7nm,671.5 nm,867.6 nm,939.3 nm,还有一个硅探测器进行宽波段太阳总辐射测量。介绍了MFRSR仪器及其定标和资料处理方法,利用香河观测站2004～2005年MFRSR观测资料,分析了气溶胶的统计特性。为了说明利用MFRSR观测气溶胶光学厚度的可靠性,将MFRSR与AERONET的观测结果进行了比较,结果表明二者在500 nm、670 nm和870 nm三个波段的平均偏差分别为-0.021,-0.009,-0.004;标准差分别为0.067,0.051,0.050。文中还对造成二者偏差的原因进行了讨论。

基于星载激光雷达数据的海面风速探测

使用新版(Version 3.01)星载激光雷达CALIPSO Level 1剖面数据和Level 2的大气气溶胶光学厚度(AOD)数据反演全球海面风速。将AOD数据用于大气双程透射率的校正。对CALIPSO所采集的2007年1月、4月、7月和10月532nm波长无云激光测量数据进行应用计算,采用532nm退偏比经验修正海面白帽及水下次表层水体散射的影响,同时选用准同步的AMSR-E海面风速测量值为真值进行对比。对应2007年的4个月,由CALIPSO星载激光雷达532nm单脉冲测量数据反演海面风速的标准偏差分别为1.24、1.24、1.24、1.20m/s,由5km滚动平均数据反演海面风速的标准偏差分别为0.98、1.02、0.98、0.94m/s。结果表明,采用的数据反演方法可行且数据利用率得到提高。