论文

近10年关中盆地MODIS气溶胶的时空变化特征

  • 王钊 ,
  • 彭艳 ,
  • 车慧正 ,
  • 白爱娟
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  • 陕西省农业遥感信息中心, 陕西 西安710015;2. 陕西省气象科学研究所, 陕西 西安710015;3. 中国气象科学研究院大气成分研究所, 北京100081;4. 成都信息工程学院 大气科学学院, 四川 成都610225

网络出版日期: 2013-02-28

Analyses on Spatial and Temporal Characteristics of AOD in Guanzhong Region of Shaanxi Province Using Long Term MODIS Data

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Online published: 2013-02-28

摘要

利用太阳光度计CE-318对MODIS C5产品在西安地区的适用性进行了验证, 结果表明, C5产品与太阳光度计CE-318反演的气溶胶光学厚度具有较好的一致性, 相关系数为0.91, 误差在预期范围内的样本占总数的74.5%, 满足NASA设计要求, 反演数值可用于区域气候变化和大气污染研究。 同时利用2000—2010年MODIS C5气溶胶产品, 分析了气溶胶光学厚度和小颗粒气溶胶对总光学厚度贡献的多年变化特征, 得到: (1)沙尘粒子和人类活动产生的细粒子是关中盆地气溶胶的主要来源, 气溶胶分布受地形影响显著, 在特殊地形和盛行风向影响下, 气溶胶粒子在边界层的水平扩散中受到抑制, 并在其东部出现堆积, 气溶胶光学厚度分布呈现出东高西低的趋势, 高值中心主要分布在西安和渭南南部, 是沙尘气溶胶和人类活动产生细粒子气溶胶的共同作用; 关中西部多年处在气溶胶光学厚度的低值区, 是由人类活动和工业排放产生的细粒子气溶胶所致。(2)关中不同地区气溶胶光学厚度的时间序列变化存在差异, 其西部地区近10年呈波动下降趋势, 中部和东部则呈波动增加趋势。(3)关中地区自西向东气溶胶光学厚度贡献中粗粒子的比重逐渐加大, 近10年关中地区细粒子气溶胶污染有逐年加重的态势, 其中中东部城市较为显著。

本文引用格式

王钊 , 彭艳 , 车慧正 , 白爱娟 . 近10年关中盆地MODIS气溶胶的时空变化特征[J]. 高原气象, 2013 , 32(1) : 234 -242 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00023

Abstract

Based on the CE318-sun photometer data in north part of Xi’an, the applicability of the aerosol optical thickness (AOD) products from MODIS Collection 5 over Guanzhong region of Shanxi Province is validated. The result shows that there is a good relationship between the AOD product of MODIS Collection C5 data and CE318-sun photometer data, and its correlation coefficient is about 0.91. Using the MODIS Collection 5 AOD product from 2000 to 2010, the long term variations of AOD and FMF (the fine-mode fraction) are analyzed. It is found that the main source of aerosol over Guanzhong region is dust storm and urban/industrial aerosols. At the east region of Guanzhong, due to the effect of special terrain and prevailing wind, the urban/industrial aerosol and dust aerosols are accumulated. While the main source of aerosol over the west part of Guanzhong is urban/industrial aerosol. Further more, it is found that the time series of AOD over the different parts of Guanzhong exist difference. Over the west part of Guanzhong there is a slightly decrease of AOD, and there is an obviously increase over the east part. After the analyzing the ten-year trend of FMF, it is also found that, although the ratio of fine-mode AOD is became smaller from west to east over Guanzhong region, the pollution of fine-mode aerosol over the whole region is worsening.

参考文献

[1]IPCC. Climate Change 2001: Synthesis Report[R]. 2001: 156-157.
[2]晏利斌, 刘晓东. 京津冀地区气溶胶季节变化及与云量的关系[J]. 环境科学研究, 2009, 22(8): 925-931.
[3]Stanhill G, Cohen S G. A review of the evidence for a wide spread and significant reduction in global radiation with discussion of its probable causes and possible agricultural consequence[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2001, 107: 255-278.
[4]郑小波, 罗宇翔, 段长春, 等. 云贵高原近45年来日照及能见度变化及其成因初步分析[J]. 高原气象, 2010, 29(4): 992-998.
[5]李跃清. 近40年青藏高原东侧地区云、 日照、 温度及日较差的分析[J]. 高原气象, 2002, 21(3): 327-331.
[6]王枫叶, 刘普幸. 酒泉绿洲近45年日照时数的变化特征分析[J]. 高原气象, 2010, 29(4): 999-1004.
[7]史军, 崔林丽, 贺千山. 华东雾和霾日数的变化特征及成因分析[J]. 地理学报, 2010, 65(5): 533-542.
[8]赵庆云, 张武, 王式功. 空气污染与大气能见度及环流特征的研究[J]. 高原气象, 2003, 22(4): 393-395.
[9]赵秀娟, 陈长和, 袁铁, 等. 兰州冬季大气气溶胶光学厚度及其与能见度的关系[J]. 高原气象, 2005, 24(4): 617-622.
[10]吴兑, 毕雪岩, 邓雪娇, 等. 细粒子污染形成灰霾天气导致广州地区能见度下降[J]. 气象学报, 2006, 64(4): 511-515.
[11]吴兑, 毕雪岩, 邓雪娇, 等. 珠江三角洲气溶胶云造成的严重灰霾天气[J]. 自然灾害学报, 2006, 6(13): 649-654.
[12]吴兑, 毕雪岩, 邓雪娇, 等. 珠江三角洲大气灰霾导致能见度下降问题研究[J]. 热带气象学报, 2007, 23(1): 1-6.
[13]Kim S W, et al. Seasonal and monthly variations of columnar aerosol optical properties over east Asia determined from multi-year MODIS, LIDAR, and AERONET Sun/sky radiometer measurements[J]. Atmosc Environ, 2007, 41: 1634-1651.
[14]Qiu Jinhuan, Yang L Q. Variation characteristics of atmospheric aerosol optical depths and visibility in North China during 1980-1994[J]. Atmos Environ, 2000, 34(4): 603-609.
[15]罗云峰, 吕达仁, 周秀骥, 等. 30年来中国大气气溶胶光学厚度平均分布特征分析[J]. 大气科学, 2002, 26(6): 721-730.
[16]罗云峰, 李维亮, 周秀骥. 20世纪80年代中国大陆大气气溶胶光学厚度的平均状况分析[J]. 气象学报, 2001, 59(1): 77-87.
[17]罗云峰, 吕达仁, 李维亮, 等. 近30年来中国大陆大气气溶胶光学厚度的变化特征[J]. 科学通报, 2000, 45(5): 549-554.
[18]李成才, 毛节泰, 刘启汉, 等. 利用MODIS研究中国东部地区气溶胶光学厚度的分布和季节变化[J]. 科学通报, 2003, 48(19): 2094-2100.
[19]段靖, 毛节泰. 长江三角洲大气气溶胶光学厚度分布和变化趋势研究[J]. 环境科学学报, 2007, 27(4): 537-543.
[20]关佳欣, 李成才. 我国中、 东部主要地区气溶胶光学厚度的分布和变化[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2010, 46(2): 185-190.
[21]邓学良, 邓伟涛, 何冬燕. 近年来华东地区大气气溶胶的时空特征[J]. 大气科学学报, 2010, 33(3): 3472-3540.
[22]Daniel Rosenfeld, Dai Jin, Yu Xing. Inverse relations between amounts of air pollution and orographic precipitation[J]. Science, 2007, 315: 1396-1398.
[23]戴进, 余兴, Daniel R, 等. 秦岭地区气溶胶对地形云降水的抑制作用[J]. 大气科学, 2008, 30(6): 185-190.
[24]徐小红, 余兴, 戴进. 气溶胶对秦岭山脉地形云降水的影响[J]. 气象, 2009, 28(1): 85-90.
[25]Griggs, M. Measurement of atmospheric aerosol optical thickness over water using ERTS-1 data[J]. Air Pollut Contr Assoc, 1975, 25: 622-626.
[26]Kaufman Y J, Tanre D, Remer L, et al. Remote sensing of troposphere aerosols from space: Past, present and future[J]. Bull Amer Meteor Soc, 1999, 80: 2229-2259.
[27]Kaufman Y J, Wald A E, Remer L A, et al. The MODIS 2.1 μm channel-Correlation with visible reflectance for use in remote sensing of aerosol[J]. IEEE Trans Geosci Remote Sens, 1997, 35(5): 1286-1298.
[28]Kaufman Y J, Tanre D. Algorithm for remote sensing of troposperic aerosol from MODIS[R]. MODIS ATBD, 1998: 1-150.
[29]Remer L A, Kaufman Y J, Tanre D, et al. The MODIS aerosol algorithm products and validation[J]. J Atmos Sci, 2005, 62(4): 947-973.
[30]Chu D A, Kaufman Y J, Ichoku C, et al. Validation of MODIS aerosol optical depth retrieval over land[J]. Geophys Res Lett, 2002, 29(12): 57-68.
[31]Levy R C, Remer, Dubrovik L A. Global aerosol optical properties and application to moderate resolution imaging spectroradiometer aerosol retrieval over land[J]. Geophys Phys Res, 2007, 112(D13): 1-15.
[32]Levy R C, Remer L A, Mattoo. Second-generation operational algorithm: Retrieval of aerosol properties’ overland from inversion of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer spectral reflectance[J]. Geophys Phys Res, 2007, 112(D13): 1-21.
[33]Li Z, Niu F, Lee K H. Validation and understanding of moderate resolution imaging speetroradiometer aerosol products(C5) using ground-based measurements from the hand held sun photometer network in China[J]. J Geophys Phys Res, 2007, 112(D22): 1-16.
[34]Hsu N C, Tsay S C, King M D. Deep blue retrievals of Asian aerosol properties during ACE-Asia[J]. IEEE Trans Geophys Sci Remote Sen, 2006, 44: 3180-3195.
[35]Hsu N C, Tsay S C, King M D. Aerosol retrievals over bright-reflecting source region[J]. IEEE Trans Geophys Sci Remote Sens, 2004, 42: 557-569.
[36]朱爱华, 李成才, 刘桂青, 等. 北京地区MODIS卫星遥感气溶胶资料的检验与应用[J]. 环境科学学报, 2004, 24(1): 86-90.
[37]李晓静, 张鹏, 张兴赢, 等. 中国区域MODIS陆上气溶胶光学厚度产品检验[J]. 应用气象学报, 2009, 20(2): 147-156.
[38]ZHOU Chun-yan, LIU Qin-huo, TANG Yong, et al. Comparison between MODIS aerosol product C004 and C005 and evaluation of their applicability in the north of China[J]. J Remote Sensing. 2009, 13(5): 854-872.
[39]黄健, 李菲, 邓雪娇, 等. 珠江三角洲城市地区MODIS气溶胶光学厚度产品的检验分析[J]. 热带气象学报, 2010, 26(5): 526-531.
[40]郑有飞, 董自鹏. MODIS气溶胶光学厚度在长江三角洲地区适用性分析[J]. 地球科学进展, 2011, 2(26): 225-234.
[41]王莉莉, 辛金元, 王跃思, 等. Cshnet观测网评估MODIS气溶胶产品在中国区域的适用性[J]. 科学通报, 2007, 52(4): 477-486.
[42]Lenbole J. Atmospheric Radiative Transfer[M]. USA: A Deepar Publish, 1993: 450.
[43]夏祥鳌. 全球陆地上空 MODIS气溶胶光学厚度显著偏高[J]. 科学通报, 2006, 51(19): 2297-2303.
[44]鲁渊平, 杜继稳, 侯建忠, 等. 陕西省风速风向时空变化特征[J]. 陕西气象, 2006, 26(1): 1-3.
[45]王钊, 彭艳, 张树誉. MODIS资料反演AOD及其在区域大气污染监测中的应用[J]. 高原气象, 2008, 27(4): 911-917.
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