利用SAGEⅡ卫星资料分析青藏高原上空臭氧垂直廓线

利用1985—2002年SAGEⅡ卫星资料获取青藏高原地区上空大气臭氧垂直廓线,分析其变化规律。结果表明:①卫星资料与地面臭氧探空资料有很好的一致性;②青藏高原上空大气臭氧垂直廓线存在南北间的差异和季节变化,夏秋季臭氧廓线极大值出现的位置比冬春季高出1～2km(高原南部)和2～3km(高原北部);③臭氧数浓度在10～20km的高度存在明显季节和南北区域差异;④与同纬度其他地区的平均值相比,夏季(6—9月)臭氧低值主要出现在15～20km的高原对流层顶附近,最低值出现在18km附近,而冬季这种差异相对较小。

紫外臭氧垂直探测仪(SBUS)辐射定标和反演臭氧垂直廓线验证

风云三号卫星（FY-3）是中国第二代极轨气象卫星，紫外臭氧垂直探测仪（SBUS）是该卫星11个主要星载遥感仪器之一。阐述了卫星发射前和发射后紫外臭氧垂直探测仪定标、数据及产品验证的结果。主要内容包括仪器发射前的定标和特性描述、在轨监测、臭氧垂直廓线反演产品检验，以及其产品在2011年北极严重臭氧损耗中的监测应用。紫外臭氧垂直探测仪发射前定标，实验室定标不确定性估计大约为4.7%，在轨监测表明漫反射板反射率252nm通道大约衰减15%，其他11个通道大约衰减3%～5%。与美国NOAA卫星同类载荷SBUV/2s反演产品进行比较，FY-3A SBUS反演产品相对差异百分率大约为±7%，而FY-3B SBUS产品相对偏差百分率大约为±6%。利用FY-3 SBUS臭氧垂直廓线监测2011年春季北极严重臭氧损耗，表明从对流层上层到平流层下部的臭氧损耗占臭氧总量损耗的70%～80%。

拉萨地区1998年夏季臭氧总量及垂直廓线的观测研究

该文根据 1 998年 6～ 1 0月上旬在拉萨地区进行的臭氧总量及臭氧垂直廓线的观测结果 ,并结合同期同纬度其他两个臭氧站数据资料 ,证实了以拉萨地区为代表的青藏高原在夏季存在“臭氧低谷”的现象 .分析表明 ,地基和卫星观测的臭氧总量有一定误差 .Umkehr观测反演结果表明夏季拉萨地区平流层臭氧分布和同纬度其他地区相比略有不同 ;在对流层 。

风云三号卫星紫外臭氧垂直廓线产品反演试验

新一代极地轨道气象卫星风云三号携带的紫外臭氧垂直探测仪SBUS,是我国第一次自主研制的卫星臭氧探测仪,目前正处于在轨测试阶段.利用现阶段观测数据,开展臭氧垂直廓线反演试验,并将观测数据和反演廓线与美国NOAA卫星同类仪器SBUV/2进行了初步对比.通过太阳辐照度观测、5个短波长通道N-值,以及反演廓线的比较和分析,表明我国首次自主研制的风云三号卫星紫外臭氧垂直探测仪SBUS观测数据和反演产品均达到较高精度,反演廓线与SBUV/2的相对偏差百分率大约为±7%.

风云三号A星紫外臭氧垂直探测仪反演产品的比较和评估

为了考察和评估我国首次自主研制并由新一代极地轨道气象卫星风云三号携带的紫外臭氧垂直探测仪SBUS的观测数据和反演产品的精度和稳定性,利用SBUS在轨观测数据开展了臭氧垂直氧廓线反演试验,并将反演产品与NO-AA卫星同类仪器SBUV/2产品数据进行了系统比较。首先使用自主研发的风云三号紫外臭氧垂直廓线反演算法FY_V1.0开展臭氧廓线反演试验,输入数据为SBUS2008年7月17日～8月30日在轨观测数据。然后,采用3种方法,即匹配像元数据直接比较,赤道地区平均反演廓线比较以及反演廓线与先验廓线残差比较,将反演结果与SBUV/2产品进行了比较。最后,基于各种比较结果进行分析和评估。结果显示,与NOAA-16和17卫星SBUV/2反演产品相比,SBUS反演产品多数高度层相对偏差百分率在±10%之间,部分层相对偏差达到±15%;在20°N～20°S比较平均反演臭氧垂直廓线,最大差异为5.4DU,最小差异为0,多数在±0.3DU之间;比较反演廓线与先验廓线的残差表明,较大残差发生的高度以及残差正负性等方面存在明显差异。结论认为,在未对数据做任何订正的条件下,SBUS反演臭氧垂直廓线产品在多数高度层精度尚可,但是,与SBUV/2产品相比,SBUS获取的臭氧垂直廓线存在较大的系统性偏差,需要通过与SBUV/2的交叉定标进行订正。

FY-3A紫外臭氧垂直探测仪数据预处理及验证

开发了提取FY-3A紫外臭氧垂直探测仪遥感数据并进行处理的星上数据预处理软件。预处理包括引入仪器光谱响应度地面辐射定标数据,进行角度响应修正、非线性修正、换档比及漫反板衰减修正等。介绍了软件修正功能的原理,结合紫外臭氧垂直探测仪的在轨测量模式建立了相应数据修正算法和模型,并将修正算法和模型转化为功能丰富的星上数据预处理软件。使用该软件得到了在轨测试的太阳紫外光谱预处理数据,并以此为例给出了验证结果。分析比对表明,FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪的全部软件功能均已得到实现,所测太阳紫外光谱与国外仪器数据比对其一致性达到±5%以内,验证了数据预处理软件的正确性。

Comparison between ozonesonde measurements and satellite retrievals over Beijing,China

从2013年开始,作者团队使用自主研发电化学原理臭氧探空仪在华北平原北京地区进行每周一次观测.本研究首次使用2013-2019年期间北京地区臭氧探空数据评估Aqua卫星搭载大气红外探测仪(AIRS)和Aura卫星搭载微波临边探测器(MLS)反演垂直臭氧廓线,并对比臭氧探空,AIRS和Aura卫星搭载臭氧监测仪(OMI)臭氧柱总量结果.尽管臭氧探空与卫星反演垂直臭氧廓线在局部高度处差异较大,但整体来说两者较为接近(相对偏差大多<10%).臭氧探空,AIRS和OMI三种仪器测量臭氧柱总量的年变化特征较为一致,其年均臭氧柱总量分别为351.8±18.4 DU,348.8±19.5 DU和336.9±14.2 DU.后续对国内多站点观测数据分析将有助于进一步理解臭氧探空与卫星反演臭氧资料在不同区域的一致性.

大气辐射在臭氧反演中的应用

阐述了大气臭氧含量的量度方法,然后在综合分析国内外大量相关文献的基础上,总结归纳了利用太阳透射辐射、太阳紫外散射、红外辐射及微波辐射等大气辐射进行大气臭氧反演的方法、特点及应用,最后总结了利用大气辐射进行臭氧反演的现状及在臭氧探测中应该注意的问题。

FY—3 SBUS数据和NOAA SBUV/2数据对比研究

FY-3 SBUS是我国第一个紫外臭氧垂直探测器,通过对SBUS数据和美国NOAA SBUV/2数据N值及臭氧垂直廓线对比,结果表明,SBUS臭氧垂直廓线相对于SBUV/2臭氧垂直廓线在大多数臭氧层具有较好的相对偏差,在±10%之间。在对比过程中,考虑了对比数据太阳天顶角匹配偏差、地理位置匹配偏差以及地表覆盖类型的影响。

国际极地年南极大气科学考察

2007年大气科学考察是“2007～2008国际极地年”（IPY）中国行动计划和中国第24次南极考察的重要内容。我院与国家海洋局极地办公室和中国极地研究中心合作，选派汤洁、逯昌贵等赴南极长城站和中山站进行度夏和越冬考察，开展了大气成分本底、臭氧垂直廓线探测、大气边界层和气象观测等科考项目。主要观测项目有：

2011年春季北极地区臭氧低值事件的卫星遥感监测

利用FY-3B SBUS和NOAA SBUV/2观测资料,监测2011年3月1日～4月5日北极地区臭氧低值事件发生发展全过程.臭氧低值区臭氧总量在200～250DU,局部极低值在200DU左右,达到臭氧洞水平,比通常水平低100～200DU.此次北极臭氧低值事件开始于3月1日,结束于4月5日,期间经历扩展-消亡、围绕极地自西向东方向旋转、由极区沿经线向中纬度扩散等多个发展变化过程.这次非常罕见的北极地区臭氧低值事件影响范围除极区外,还波及从欧洲到俄罗斯中部的广大人口密集地区,导致这些地区地表紫外线强度的急剧增强,对人类身体健康和环境造成重要影响,应该引起高度关注.