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利用FY-4A 卫星光学数据对中国近地面PM2.5 浓度的估算和检验分析*

2021-07-28张天航何佳宝桂海林张碧辉

气象学报 2021年3期

江 琪 迎 春 王 飞 张天航 何佳宝 桂海林 张碧辉 徐 冉

1.国家气象中心,北京,100081

2.上甸子国家大气本底站,北京,101507

3.内蒙古自治区锡林郭勒盟气象局,锡林郭勒,026000

4.中国气象科学研究院,北京,100081

5.宁波市环境监测中心,宁波,315012

1 引言

快速发展的经济和城市化进程使得大气污染物排放量居高不下(江琪等,2018)。以霾为代表的空气污染严重危害人体健康(Pope Ⅲ,et al,2009)和大气环境(Han,et al,2017;Wang,et al,2018)。细颗粒物(PM2.5)可以吸附大量的有毒有害物质,在大气中停留时间长,且可以远距离输送,对大气消光贡献显著,是霾形成的关键因素。

中国幅员辽阔,下垫面条件复杂,气溶胶的时、空分布决定了地基观测站难以获取全面的气溶胶分布特征。而卫星遥感手段可以提供广阔背景条件下的大气污染监测(Bellouin,et al,2005;Colarco,et al,2010),通过遥感方法监测可以保留颗粒物的原有特性不被物理手段破坏,因而在污染空间分布监测和远距离输送上具有广阔的应用前景。气溶胶的光辐射特性可以通过光学厚度、复折射指数和谱分布等参数表征。其中,通过遥感手段获取的大气气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)可以比较全面地反映整层大气气溶胶的消光特征和含量,是大气校正和气溶胶特征中的重要参数之一。同时,AOD 的相关数据已经可以较为方便的获取。Xue 等(2014)通过联合使用Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)/Terra和MODIS/Aqua 数据气溶胶特性协同反演算法,产生了亚洲区域长时间序列的AOD 数据集。AERONET(Aerosol Robotic Network)地基观测网可以提供超过300 个长期观测站的AOD 数据。中国在遥感气溶胶光学厚度领域发展较快,其中,第二代极轨气象卫星(FY-3)和风云四号气象卫星(FY-4A)均可通过多通道的光谱信息,高精度定量反演气溶胶光学厚度。……

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