2003—2022年东北地区气溶胶光学厚度变化特征

利用2003—2022年我国东北地区MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)大气气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)数据和中国多尺度排放清单模型(multi-resolution emission inventory for China,MEIC),分析东北地区AOD的空间分布特征及年际变化趋势,讨论气象因子和人为排放对东北地区AOD变化的影响。结果表明:辽宁AOD较高,最大值为0.6,出现在辽宁中部,其次是吉林西部,AOD平均值为0.4,黑龙江AOD平均值为0.3。东北地区AOD高值区出现在春季和夏季,AOD空间分布在秋季呈减小趋势,冬季分布范围增加。不同季节AOD最高值均出现在辽宁,东北地区夏季AOD增加主要与环境湿度有关,边界层气象条件对冬季AOD具有一定影响。辽宁AOD在[0.1,0.2)和[0.2,0.3)范围内年平均发生频率最高为50%,吉林和黑龙江AOD在[0.1,0.2)范围的年平均发生频率最高为25%~30%,特别是黑龙江极端清洁状况AOD在[0.0,0.1)范围内年平均发生频率最高为15%。东北地区AOD区域平均值在2003年和2014年较高,主要受到边界层气象要素和人为排放SO_(2)、PM_(2.5)、有机碳和NO_(2)影响。东北地区夏季AOD年代际变化趋势从2012年之前的增长趋势(0.1·(10 a)^(-1))向2013以后的减少趋势(-0.3·(10 a)^(-1))转变。

MODIS气溶胶光学厚度在临安大气颗粒物监测中的应用

基于大气辐射传输理论的研究表明,AOD(气溶胶光学厚度)与地面PM(颗粒物)浓度(以ρ计)呈正相关.利用2006—2010年MODIS晴空AOD数据产品与临安区域大气本底站监测的ρ(PM10)进行相关分析发现,二者的R(相关系数)为0.431,直接相关程度较低.根据AOD和气象能见度间的关系,获得了不同季节临安地区的气溶胶平均垂直标高,利用该垂直标高和RH(相对湿度)分别订正AOD和ρ(PM10)后,二者的相关性(R为0.576)明显提高.冬季AOD和ρ(PM10)的相关性最好,R为0.765;夏、春季次之,R分别为0.643和0.608;秋季最低,为0.442.经过对5年资料的对比分析,证实了MODIS气溶胶光学厚度经垂直标高和RH订正后,可用于临安地区地面空气污染的监测.

基于6S模型从MODIS图像反演陆地上空大气气溶胶光学厚度

本文描述了一种以MODIS图像反演陆地大气气溶胶光学厚度的算法,它是基于6S大气辐射传输模型计算的查找表(LUT),并利用地面的暗目标自动反演陆地大气气溶胶光学厚度的方法。利用该算法给出了我国江西省中部地区的2001年10月19日550 nm波长的平均大气气溶胶光学厚度(0.19),这与从国家气象档案馆获得的该地区的气象能见度计算结果有较好的一致性。

20世纪80年代中国地区大气气溶胶光学厚度的平均状况分析

利用中国北京等 41个甲种日射站 1 979～ 1 990年太阳直接辐射日总量和日照时数等资料 ,配合同期 TOMS version - 7臭氧观测资料 ,反演了 41个站逐年、逐月 0 .75μm大气气溶胶的平均光学厚度值 (Aerosol Optical Depth,AOD) ,据此分析了 1 2 a来中国大气气溶胶的变化和时空平均分布特征。结果表明 :中国大气气溶胶光学厚度 AOD的多年平均分布是以四川盆地为中心向四周减少 ,南疆盆地和长江中游武汉附近为另两个大值中心 ;长江中下游大部分地区、山东半岛以及广东沿海等 ,AOD值亦较大 ;而东北大部、西北大部、云南和福建沿海等地 AOD较小。AOD各月平均分布有所不同。中国绝大部分地区春季 AOD值最大 ,最小值则各地不同。 1 979～ 1 990年 ,青藏高原、四川盆地西部、贵州北部、长江中下游大部分地区、山东半岛和南疆盆地西部等 ,AOD呈增长趋势。而东北地区、西北地区大部、云贵高原和广西西部以及华东沿海等地 AOD呈减小势态。中国地区 AOD的季节变化曲线大体可分为单峰、一峰一谷、两峰一谷和多峰等

长江三角洲地区大气气溶胶光学厚度研究

利用在浙江临安太阳光度计测得的气溶胶光学厚度与MODIS lever2气溶胶产品进行对比,得到较好的相关。给出长江三角洲地区的光学厚度季节和月平均分布图以及几个城市光学厚度的逐月平均值,并分析这一地区气溶胶光学厚度特征。为更好的研究区域空气污染,利用长江三角洲地区几个城市的空气污染指数(API)与MODIS气溶胶光学厚度(AOD)进行对比,提出一种污染监测手段。

30年来我国大气气溶胶光学厚度平均分布特征分析

利用北京等46个甲种日射站1961～1990年逐日太阳直接辐射日总量和日照时数等资料,反演了30年来各站逐年、逐月0.75μm大气气溶胶光学厚度（Aerosol OpticalDepth,简称AOD）平均值,分析了我国大气气溶胶光学厚度的年、季空间分布特征和年代际之间的变化。结果表明:我国大气气溶胶光学厚度的多年平均分布具有典型的地理特征,除个别大城市外,100°E以东,AOD以四川盆地为大值中心向四周减少;100°E以西,南疆盆地为另一个相对大值中心。气溶胶光学厚度的各季分布具有各自的特征。20世纪60年代,我国大气气溶胶光学厚度的平均分布特征是以四川盆地和南疆盆地为两个大值中心向四周减少;70年代,绝大多数地区AOD值增加,其中从四川盆地到长江中下游地区以及华南沿海等地,AOD增加较为明显,AOD的分布和60年代较相似;到80年代,我国大范围地区AOD继续呈增加趋势,其中长江中下游地区,AOD增加相当明显,气溶胶光学厚度的分布发生了一定的变化。

中国地区大气气溶胶光学厚度与Angstrom参数联网观测（2004-08-2004-12）

利用2004年秋冬季全国联网资料，给出中国19个典型区域大气气溶胶的光学厚度（AODλ-_500nm）、Angstrom混浊系数（β）和Angstrom波长指数（α）．结果表明，在青藏高原，海北、拉萨，AOD平均分别为0．09、0．12，β平均分别为0．05、0．13，α平均分别为1．09、0．06，东北地区，海伦、三江，AOD平均分别为0．14、0．15，β平均分别为0．04、0．06，α平均分别为2．32、1．58，北部的荒漠地区，阜康、沙坡头、鄂尔多斯，AOD平均的范围为0、17～0．32，β平均的范围为0．09～0．19，α平均的范围为0．68～1．28．森林生态地区，长白山、北京森林、西双版纳，AOD平均的范围为0．19～0．42，β平均的范围为0．12～0．19，α平均的范围为1．11～1．25．农业生态地区，沈阳、封丘、桃源、盐亭，AOD平均的范围为0．34～0．68，β平均的范围为0、18～0．38，α平均的范围为0．97～1．39东部沿海地区以及湖泊，胶州湾、上海、太湖，AOD平均的范围为0．49～0．68，β平均的范围为0.21～0．29，α平均的范围为1．24～1．37．内陆城市，北京、兰州，AOD平均分别为0．47、0．81，β平均分别为0．20、0．45，β平均分别为1．66、0．89．并对19个站点气溶胶的光学特性及其变化特征进行了分别论述。

2001年春季中国北方大气气溶胶光学厚度与沙尘天气

利用敦煌、北京等5个观测站的大气光学厚度[AOT(λ)]资料,分析了2001年春季中国北方大气气溶胶光学厚度的时空分布特征。结果表明,在观测期内各站每月都有大气气溶胶光学厚度高值[AOT(λ=0.50μm)≥1.04]出现,与我国北方历年在春季发生的沙尘天气的一般时空分布特征基本一致。本文还探讨了大气气溶胶光学厚度与水平能见度以及沙尘天气之间的关系。

上海地区大气气溶胶光学厚度的遥感监测

采用V5.2算法,以MODIS 1B数据为数据源,利用Matlab软件进行数据预处理,反演了上海地区大气气溶胶光学厚度(AOD).将AOD反演值分别与NASA的MOD04-L2气溶胶产品(10 km×10 km)以及CE-318太阳光度计实测结果进行对比.结果表明:V5.2算法与NASA气溶胶产品相比,其精度更好,分辨率更高.基于V5.2算法和利用MODIS遥感影像反演结果,分析了上海市典型天气AOD;同时,将反演值与城市空气污染指数(API)进行了对比.结果表明:AOD从一定程度上可以反映地面大气污染状况.上海2008年AOD12月最小,大气相对较清洁,6月最大,大气相对较浑浊;AOD的日际变化呈早晚高、中午略低的趋势,其中每日的09:00和18:00出现全天最高值,12:00左右也会出现小高峰.

激光雷达测量大气气溶胶光学厚度方法研究

介绍一种激光雷达常数标定和气溶胶光学厚度(AOD)测量的新方法。利用太阳辐射计,获得大气气溶胶的光学厚度,激光雷达可以获得35-40 km高度的回波信号,在这一高度区间可忽略气溶胶的存在,大气模式可以提供大气分子散射系数,根据激光雷达方程计算出激光雷达常数。反之,标定激光雷达常数后,根据激光雷达方程,以激光雷达35-40 km的大气分子后向散射回波信号来确定气溶胶的光学厚度。激光雷达测量结果与太阳辐射计的测量结果一致性较好,说明该方法是可行的。这种新方法既可以用于白天的气溶胶光学厚度测量,也可以用于夜间测量。

杭州市大气气溶胶光学厚度研究

利用2011-2012年杭州国家基准气候站内太阳光度计（CE-318）观测资料,分析杭州市气溶胶光学厚度（AOD）和Angstrom波长指数（α）的变化特征.结果表明,2011-2012年杭州市AOD500nm年平均值为0.86±0.47,α440~870nm年平均值为1.25±0.23.AOD季节变化特征不明显,主要与该地区天气形势以及内外源影响密切相关.α季节变化差异也不大,受北方带来的沙尘气溶胶影响,春季α略偏低.AOD呈现单峰型日变化特征,峰值出现在15：00,谷值出现在06：00,午后 AOD 明显升高主要与强烈的太阳辐射引起光化学反应产生的二次气溶胶以及近地层气溶胶在湍流输送作用下向城市上空扩散有关.从频率分布来看,AOD和α频率分布均呈现明显的单峰特征,并且较好的符合对数正态分布.α在高值区间1.1-1.7出现频率为77.8%,表明杭州市以平均半径较小的气溶胶粒子为主,属于城市-工业型气溶胶类型.杭州市AOD的高值（〉1.0）主要表现为粗模态气溶胶以及细模态气溶胶的吸湿增长.

北京地区大气气溶胶光学厚度的观测和分析

利用中国科学院大气物理研究所研制的中分辨率太阳-天光光谱自动观测系统(MORSAS)于北京对太阳直射光谱和天空散射光谱进行准连续观测,其中无云情况(包括晴天和浑浊天气)下的观测资料用于获取大气气溶胶光学厚度.该仪器与一台美国NASA主持的国际气溶胶观测网仪器CIMEL CE-318太阳光度计进行对比观测,二者所得结果一致性较好.作者给出了近3年北京地区大气气溶胶光学厚度和表征粒子谱宽度的Angstrom指数(a)的变化情况.与20世纪90年代中期相比,近3年北京秋冬季气溶胶光学厚度有所减小,表明北京的环境治理有一定成效;而春季气溶胶光学厚度则在近2年有明显增加,源自沙尘天气,且Angstrom指数亦变小,表明大粒子比例增加,因此需要加强对沙尘源的治理.

乌鲁木齐污染物浓度和大气气溶胶光学厚度的关系

利用乌鲁木齐2002年4月15日—2003年3月15日期间CE318太阳光度计的观测数据,计算了气溶胶光学厚度,对气溶胶光学厚度与地面污染物浓度之间的关系进行了探讨。乌鲁木齐的首要污染物为PM10,其次是SO2。结果表明,全年中乌鲁木齐气溶胶光学厚度与PM10、SO2浓度的逐月变化趋势基本一致。气溶胶光学厚度与PM10浓度日均值、月均值的相关系数分别为0.4104和0.5922,与SO2浓度日均值、月均值相关系数分别为0.3212和0.8168。每月SO2浓度和硫酸盐化速率的相关性很高,为0.8430,所以导致SO2对气溶胶光学厚度的贡献更显著。这在一定程度上说明SO2浓度是估测气溶胶光学厚度的一个较好参量。

利用静止卫星MTSAT反演大气气溶胶光学厚度

卫星遥感是获取气溶胶光学特性的重要手段,利用静止卫星可见光通道资料反演气溶胶光学厚度(AOD)的算法使用日本静止气象卫星MTSAT可见光通道资料反演了2008年5月中国地区陆地上的气溶胶光学厚度,将得到的结果分别与AERONET站点的地面观测值进行比较,得到了较好的线性相关关系,再将其与相应的MODIS气溶胶光学厚度产品进行比较,也得到了较为一致的分布,表明MTSAT反演的气溶胶光学厚度产品可以反映大气气溶胶光学厚度的日变化信息。最后对这种反演算法的误差来源进行了分析。

长江三角洲地区大气气溶胶光学厚度研究

大气气溶胶是影响环境和气候的重要因子,大气气溶胶光学厚度是表征大气浑浊度的一个重要物理参量。利用MODISlever2气溶胶产品与临安的太阳光度计观测资料、城市空气污染指数分别进行对比分析。结果表明,MODIS气溶胶资料在长江三角洲地区具有足够的精度来反映气溶胶的分布和变化,同时MODIS气溶胶光学厚度从一定程度上可以反映地面大气污染状况。由于MODIS资料具有比较高的时空分辨率,可以成为更好地研究区域空气污染的一种监测手段。同时,还利用MODIS资料给出长江三角洲地区气溶胶光学厚度的季节和月的平均分布并分析变化特征,表明该区域是一个气溶胶光学厚度的高值中心,明显受到人口密度、工业分布和地形的影响。

北京秋季大气气溶胶光学厚度与Angstr?m指数观测研究

利用2010年10～11月CE318太阳光度计观测资料,得出了北京市秋季气溶胶光学厚度（AODλ=500nm）,Angstrom波长指数（α）和浑浊度（β）.结果显示,气溶胶AOD,Angstrom指数,浑浊度平均值分别为0.5（±0.69）、0.95（±0.33）、0.24（±0.31）,变异系数分别为139%、35%和132%.非污染天,AOD变化较小,峰值出现在15：00,但大气中细粒子组分相对较高;污染天,AOD波动很大,没有明显的日变化,颗粒物以细粒子为主.非污染天,当α〈0.5,α与AOD呈反相关,α〉1.0,两者呈现正相关;污染天,两者无明显关系,但当AOD〉1.0,α随AOD的增大而变小.当Vmax〈1m/s和1m/s4m/s,AOD和α均出现小值,α与AOD呈负相关.风向也是影响α和AOD变化的重要因素,尤其ENE为主导风向时,α与AOD呈明显正相关.温度的变化并未对α和AOD的变化造成很大影响.局地扬尘或沙尘气溶胶呈非亲水性,但当α〉0.5,AOD随相对湿度（RH）的增大有一定程度的增大.

大气气溶胶光学厚度与大气污染物及气象因素关系的时间序列研究

为探讨大气气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与大气污染物及气象因素的关系,进而为AOD的科学预测提供参考,应用时间序列研究分析了2002年1月～2004年12月的杭州市大气AOD与污染物及气象因素数据,并以前35个月的数据建立时间序列ARI MA(Autoregressive Integrated Moving Aver-age)模型,用最后1个月的资料评估模型拟合效果。结果显示AOD与污染物及气象因素存在关联,经一次差分后,构建的模型为ARI MA(0,0,2)(0,0,0),Ljung-BoxQ检验和残差图显示模型拟合较好。利用该模型计算2004年12月的AOD值,显示实际值均在模型拟合值的95%可信区间内,符合率达到100%。时间序列模型表明AOD与污染物及气象因素的关系较复杂,不仅受当日污染物和气象条件的影响,还受到前几日污染物累积效应的影响。

综合利用环境星CCD和红外数据反演大气气溶胶光学厚度

采用遥感技术监测大气气溶胶可实现整个研究区域的全覆盖,对区域生态环境的研究具有十分重要的意义.环境与灾害监测预报小卫星于2008年9月6日成功发射,是我国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座,较目前常用于反演大气气溶胶光学厚度(AOD)的遥感数据源具有一定时间分辨率和空间分辨率的优势.为了促进环境星在陆地气溶胶监测领域的应用,提出一种综合利用环境星同台获取的CCD和红外(1.6μm)数据反演AOD的方法,该方法利用CCD近红外波段和AFRI植被指数提取非阴影区域浓密植被为暗目标像元、通过6S模型模拟来构建查找表、基于暗目标像元红和蓝波段地表反射率具有较好的线性关系这一原理反演AOD.反演结果误差分析表明该方法比较稳定和可靠,反演结果合理.

近10年中国16个台站大气气溶胶光学厚度的变化特征分析

应用宽带消光法从1993～2002年中国16个辐射观测站小时累积太阳直接辐射资料,反演了逐时气溶胶光学厚度值,并统计日、月、年的平均值,用作气溶胶光学厚度变化特征分析。结果表明,16个辐射站总的年平均气溶胶光学厚度在0.32～0.36之间变化,沈阳和郑州两站的气溶胶光学厚度有明显增加的趋势,而哈尔滨、兰州、广州、北京等站气溶胶光学厚度则有明显减弱的趋势。就季节变化而言,一般气溶胶光学厚度最大值出现在春季。月平均气溶胶光学厚度与月平均能见度有较好的负相关关系。

从全波段太阳直射辐射确定大气气溶胶光学厚度──Ⅱ：实验研究

本文通过比较太阳直射表和太阳光度计探测的大气柱气溶胶光学厚度，分析了从太阳直射表探测的全波段太阳直射光强信息确定大气柱气溶胶光学厚度的误差，并应用北京观象台的太阳直射表观测资料，反演得到了１９９０－１９９３年北京大气柱气溶胶光学厚度，分析了该光学厚度月与年变化规律以及１９９１年菲律宾皮纳图博火山爆发对北京大气气溶胶含量的影响。本文还提出了关于有效水汽含量的一个经验关系式，用于确定水汽对太阳辐射的吸收率。