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长春市气溶胶光学特性的反演与分析

作　者: 王沫威
导　师: 刘志明
学　校: 东北师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 气溶胶 光学厚度 CE-318 MODIS 6S
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


大气气溶胶是悬浮在大气中的由液态、固态粒子所组成的混合物。大气气溶胶在大气中的含量较小,但其产生的气候、环境等影响较大,是大气物理、地理科学、遥感航天等领域研究的热点问题。大气气溶胶通过辐射效应可以直接或者间接的对大气中的理化过程产生影响,吸收、散射太阳光降低大气能见度,对航空、航海以及陆路交通运输安全造成影响。除此之外,气溶胶还会对军事系统、人类健康产生影响。人类从二十世纪二十年代开始对气溶胶的定量研究,随着技术的发展,目前对大气气溶胶光学特性的研究的主要手段包括:窄波段太阳光度计地基遥感;雷达技术;卫星测量技术;地表辐射资料与探空气象资料的结合。为了推动我国气溶胶的大范围研究、填补长春地基反演气溶胶的空白、为卫星反演提供基础参考资料,本文利用CE-318型太阳光度计对长春地区进行了为期一年的观测,采用Beer-Lambert-Bouguer定律反演大气气溶胶光学厚度,并获取同时期的MODIS影像,利用扩展暗像元法和6S模型结合反演气溶胶光学厚度。主要研究成果包括:(1)不同波段气溶胶消光特性不同,大气气溶胶光学厚度随波长的变化很明显。气溶胶光学厚度总的趋势表现为随着波长降低逐渐而增大,不同波段的气溶胶光学厚度随时间变化的趋势是一致的。波长越小,相应的气溶胶光学厚度的变化越明显,变幅越大。(2)长春气溶胶光学厚度具有明显的日变化特征。日变化规律分为稳定型、上升型、下降型、单峰型四种主要类型。(3)四季中长春气溶胶光学厚度春、冬两季较大,夏、秋季较小。其中春季最大,主要由于春季地表解冻,冷空气活动频繁,受大风沙尘影响。冬季则主要受供暖排放的颗粒物的影响。(4)气溶胶粒子的Angstrom参数α反映大气中气溶胶粒子的组成,α夏季最大,秋季最小,长春夏季气溶胶中小粒子所占比例多,秋季大粒子所占比例多。参数β反映大气的浑浊情况,与气溶胶光学厚度的季节变化趋势相吻合。(5)卫星反演光学厚度结果与地基反演有一定的差距,其中冬季相对误差结果最大。主要是由于暗像元法取值的近似性、气溶胶模式选择的固定单一性等原因。

全文目录


中文摘要  4-5
英文摘要  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 大气气溶胶简介  9
  1.2 大气气溶胶对气候的影响  9-10
  1.3 大气气溶胶对环境和人体健康的影响  10
  1.4 国内外研究进展  10-12
    1.4.1 国外研究进展  10-11
    1.4.2 国内研究进展  11-12
  1.5 研究目的及意义  12-13
  1.6 主要研究内容与框架  13-14
    1.6.1 主要研究内容  13
    1.6.2 技术路线  13-14
第二章 地基遥感反演气溶胶光学特性原理与方法  14-18
  2.1 观测仪器  14-15
    2.1.1 仪器介绍  14
    2.1.2 仪器定标原理  14-15
  2.2 气溶胶光学厚度反演方法  15-18
第三章 卫星遥感反演气溶胶光学厚度原理与方法  18-21
  3.1 气溶胶光学厚度算法介绍  18-19
    3.1.1 暗像元算法  18
    3.1.2 扩展暗像元算法  18
    3.1.3 结构函数法  18
    3.1.4 高反差地表法  18-19
    3.1.5 多星协同反演算法  19
  3.2 6S 辐射传输模型  19-21
    3.2.1 6S 模型输入参数  19-20
    3.2.2 6S 模型运算方式  20-21
第四章 长春市气溶胶的反演过程  21-23
  4.1 MODIS 数据预处理  21
  4.2 6S 模型和扩展暗像元法的运用  21
  4.3 数据时空匹配  21-22
  4.4 数据波段匹配  22-23
第五章 反演结果分析  23-28
  5.1 CE-318 仪器定标  23
  5.2 地基反演气溶胶光学厚度特性  23-26
    5.2.1 气溶胶光学厚度随波段的变化特征  23-24
    5.2.2 气溶胶光学厚度日变化特征  24-25
    5.2.3 气溶胶光学厚度季节变化特征  25-26
  5.3 地基反演结果与 MODIS 反演结果对比  26-28
第六章 结论与展望  28-30
  6.1 结论  28
  6.2 不足和展望  28-30
参考文献  30-33
致谢  33

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治 > 粒状污染物
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