發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 07:46

【摘要】： 氣溶膠作為重要的氣候因子,對(duì)地-氣能量系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。本論文主要是結(jié)合多顆傳感器的衛(wèi)星數(shù)據(jù)(MODIS氣溶膠產(chǎn)品和CERES輻射通量數(shù)據(jù)),系統(tǒng)地分析了中國(guó)海域氣溶膠的光學(xué)特性和輻射強(qiáng)迫。首先利用船測(cè)數(shù)據(jù)和AERONET地基觀測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)改進(jìn)了測(cè)量方法和驗(yàn)證方法,對(duì)MODIS氣溶膠產(chǎn)品在中國(guó)海域的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證;然后利用驗(yàn)證后的MODIS數(shù)據(jù),分析了我國(guó)海域氣溶膠的時(shí)空分布特征,并結(jié)合氣象場(chǎng)和化學(xué)成分進(jìn)行了原因說(shuō)明;進(jìn)一步利用MODIS氣溶膠產(chǎn)品,分離出人為氣溶膠和沙塵氣溶膠成分,并得到它們的時(shí)空分布特征;結(jié)合MODIS、CERES數(shù)據(jù)和輻射傳輸模式,設(shè)計(jì)了氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的算法,得到中國(guó)海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的分布,并與SPRINTARS氣溶膠模式結(jié)果進(jìn)行了比較;最后利用MODIS的氣溶膠和云產(chǎn)品,對(duì)我國(guó)海域氣溶膠的間接作用進(jìn)行了分析。得到以下主要結(jié)論: 1.改進(jìn)太陽(yáng)光度計(jì)測(cè)量方法,對(duì)中國(guó)海域氣溶膠進(jìn)行了船載測(cè)量,驗(yàn)證了MODIS氣溶膠光學(xué)厚度的分布特征;利用AERONET數(shù)據(jù),改進(jìn)驗(yàn)證方法,證實(shí)MODIS氣溶膠光學(xué)厚度與AERONET具有很好的相關(guān)關(guān)系,誤差符合NASA的要求,說(shuō)明MODIS氣溶膠產(chǎn)品適用于中國(guó)海域。這為下面的研究打下了基礎(chǔ)。 2.通過(guò)分析MODIS氣溶膠產(chǎn)品,證實(shí)我國(guó)海域氣溶膠光學(xué)厚度(AOT)與小顆粒比例(FMF)存在明顯的季節(jié)變化和空間分布特征。通過(guò)分析氣象場(chǎng)和化學(xué)成分可知,這一特征受風(fēng)場(chǎng)和降雨的影響,而陸源輸送是我國(guó)海域氣溶膠的主要來(lái)源。 3.利用MODIS氣溶膠產(chǎn)品中AOT與FMF的關(guān)系,得到了人為和沙塵氣溶膠的計(jì)算公式,利用這一公式分別獲得中國(guó)海域人為和沙塵氣溶膠各自的分布。分析結(jié)果顯示,中國(guó)海域人為氣溶膠和沙塵氣溶膠分別存在明顯的時(shí)空分布特征。 4.結(jié)合MODIS、CERES數(shù)據(jù)和輻射傳輸模式,設(shè)計(jì)了計(jì)算直接輻射強(qiáng)迫的算法:(1)剔除云區(qū);(2)建立無(wú)氣溶膠晴空條件下的大氣頂輻射通量查找表;(3)將輻射率轉(zhuǎn)化為輻射通量;(4)計(jì)算氣溶膠瞬時(shí)直接輻射強(qiáng)迫;(5)計(jì)算瞬時(shí)輻射強(qiáng)迫與日平均輻射強(qiáng)迫之間的修正因子。通過(guò)以上五步,得到了中國(guó)海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的時(shí)空分布特征。并通過(guò)與SPRINTARS氣溶膠模式結(jié)果的比較,證實(shí)了利用衛(wèi)星直接計(jì)算我國(guó)海域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫是可行的。 5.通過(guò)分析MODIS的氣溶膠和云產(chǎn)品,證實(shí)了我國(guó)海域氣溶膠間接效應(yīng)是明顯存在的。在不同季節(jié)由于氣溶膠種類(lèi)的變化和水汽條件的不同,氣溶膠對(duì)于云的間接作用又是不同的。 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn): 1.對(duì)MODIS氣溶膠產(chǎn)品的驗(yàn)證方法進(jìn)行了改進(jìn)。首先,通過(guò)改進(jìn)MICROTOPSⅡ的測(cè)量方法,將適合于陸地測(cè)量的太陽(yáng)光度計(jì)應(yīng)用到海上船載測(cè)量。其次,改進(jìn)了MODIS與AERONET的驗(yàn)證方法,調(diào)整了空間匹配窗口的大小,得到了更好的驗(yàn)證效果。 2.結(jié)合氣象場(chǎng)和化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù),分別從氣象因素和化學(xué)組成兩個(gè)方面分析了我國(guó)海域氣溶膠的形成原因。分析可知,我國(guó)海域氣溶膠主要來(lái)源于我國(guó)沿海的陸地源,受到風(fēng)場(chǎng)和降雨的共同作用,形成明顯的時(shí)空分布特征。 3.利用MODIS氣溶膠產(chǎn)品中的AOT和FMF關(guān)系,得到了沙塵氣溶膠和人為氣溶膠的計(jì)算公式,直接從衛(wèi)星數(shù)據(jù)中區(qū)分了沙塵氣溶膠和人為氣溶膠成分。 4.在國(guó)內(nèi)首次結(jié)合多顆傳感器的衛(wèi)星數(shù)據(jù),直接獲得氣溶膠瞬時(shí)直接輻射強(qiáng)迫。并利用輻射傳輸模式,將瞬時(shí)直接輻射強(qiáng)迫轉(zhuǎn)化為日平均直接輻射強(qiáng)迫。最后利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)證實(shí)了中國(guó)海域氣溶膠的間接效應(yīng)的存在。
【圖文】：

彌補(bǔ)觀測(cè)的空白區(qū)域，并提供相互比較，通過(guò)協(xié)作組成一個(gè)完整的全球氣溶膠光學(xué)厚度觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，國(guó)際上還進(jìn)行了大量海上測(cè)量對(duì)全球海洋氣溶膠進(jìn)行了研究，如圖1.1。IGAC己開(kāi)展了4個(gè)大型國(guó)際氣溶膠實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:南半球氣溶膠特征實(shí)驗(yàn)AeE一l[”]，北大西洋氣溶膠特征實(shí)驗(yàn)AeE一2[’4]，，印度洋實(shí)驗(yàn)xNDo以I’5]和亞太地區(qū)氣溶膠特征實(shí)驗(yàn)AcE一Asia【’“]。這些計(jì)劃的目標(biāo)包括:確定主要?dú)馊苣z的物理、化學(xué)和光學(xué)特性，氣溶膠一云一輻射的相互影響等。尤其是 1995一1999年間進(jìn)行的INDOEX觀測(cè)計(jì)劃發(fā)現(xiàn)在印度洋上空有一約3krn厚、相當(dāng)于美國(guó)陸地面積大小的棕色污染云團(tuán)稱之為亞洲棕色云團(tuán)，其中含有大量的含碳?xì)馊苣z粒子、硫酸鹽、硝酸鹽和錢(qián)鹽氣溶膠粒子等。初步發(fā)現(xiàn)云團(tuán)將對(duì)包括我國(guó)在內(nèi)的廣大地區(qū)乃至全球的氣候產(chǎn)生很大的影響。盡管ACE一Asia和INDOEX項(xiàng)目取得了重大進(jìn)展，但是由于對(duì)亞洲氣溶膠的物理化學(xué)特性和區(qū)域尺度的棕色云團(tuán)的變化規(guī)律研究尚處于起步階段，尚有許多重大科學(xué)問(wèn)題魚(yú)待解決【’7一‘]。在國(guó)內(nèi)，羅云峰、毛節(jié)泰、邱金桓等分別在他們的綜合性論述中非常詳細(xì)地給出了近40多年來(lái)我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域中的主要研究工作

氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量是中國(guó)近海海域綜合性調(diào)查中冬季航次東海區(qū)塊的光學(xué)調(diào)查項(xiàng)目的一部分，本航次從2006年12月15日開(kāi)始，到2007年2月13日結(jié)束，歷時(shí)60天。共計(jì)對(duì)四個(gè)斷面和五個(gè)連續(xù)站進(jìn)行了氣溶膠觀測(cè)，見(jiàn)圖2.1，獲得了我國(guó)海域?qū)氋F的氣溶膠特性數(shù)據(jù)。其中站點(diǎn)的選擇，既包括了遠(yuǎn)海氣溶膠稀少的區(qū)域，也包括了近海氣溶膠高值區(qū)域。測(cè)量時(shí)間一般選擇在北京時(shí)間8:00和16:00之間，同時(shí)要求測(cè)量時(shí)太陽(yáng)周?chē)鷽](méi)有云的影響。本次試驗(yàn)中用來(lái)測(cè)量大氣氣溶膠特性的儀器主要采用美國(guó)solathght公司的手持太陽(yáng)光度計(jì) MleRoTOPs11[’2，]l’24]。 MleRoToPsxl是一款5通道手持式太陽(yáng)光度計(jì)，共有5個(gè)波段:分別為380nm、440nm、500nm、675。。和870nm
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：X513

【引證文獻(xiàn)】

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2 蔡惠文;Terra時(shí)代全球氣溶膠光學(xué)厚度變化特征研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

3 王民俊;全球主要沙漠區(qū)大氣沙塵氣溶膠含量變化的研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2607263