? ? 中國地區長時序AVHRR氣溶膠數據的主要問題：氣溶膠反演頻次與重污染天氣

A critical view of long-term AVHRR?

aerosol data record in China:?

Retrieval frequency and heavy pollution

成果信息

Minghui Tao, Rong Li, Lili Wang et al. (2020)A critical view of long-term AVHRR aerosol data record in China: Retrieval frequency and heavy pollution.Atmospheric Environment?223，117246

DOI：10.1016/j.atmosenv.2019.117246

本研究得到國家自然科學基金(資助項目41830109、41871262、41601472)的資助

團隊成員

陶明輝，教授，中國地質大學(武漢)地理與信息工程學院，博士生導師，主要研究方向為大氣環境遙感。(郵箱：taomh@cug.edu.cn)

馮嵐，副教授，中國地質大學(武漢)地理與信息工程學院，主要研究方向為氣候變化與大氣遙感。

陶金花，副研究員，中國科學院遙感與數字地球研究所，遙感科學國家重點實驗室，主要從事大氣遙感機理、大氣遙感與模式集成方法以及大氣遙感定量反演系統技術方面的研究。

車慧正，研究員，中國氣象科學研究院大氣化學重點實驗室，博士生導師，主要從事大氣氣溶膠理化特征觀測、光學特性遙感以及氣溶膠氣候效應等方面的研究。

陳良富，研究員，中國科學院遙感與數字地球研究所，遙感科學國家重點實驗室，博士生導師，主要研究方向為大氣環境遙感。

成果介紹

(1)研究背景及意義

大氣氣溶膠與太陽輻射和成云降雨聯系緊密，是氣候系統中的關鍵因素之一。而由于大氣氣溶膠來源多樣、壽命短，因此評估其在氣候變化和空氣質量中的作用時，時空分辨率的連續和長期氣溶膠精確數據記錄必不可少。近期深藍(DB)氣溶膠算法應用于提供近四十年連續測量的AVHRR傳感器上，其在地面驗證方面表現出較為可靠的準確性，以及與MODIS在時間序列變化方面具有一致性。但是由于反演頻次的差異，不同傳感器的衛星氣溶膠產品仍然存在相當大的不確定性以及對重污染的敏感性。

(2)研究方法

本研究將AERONET和CARSNET的6個站點結合，評估AVHRR DB反演在中國典型地表類型中的表現。此外，為檢驗AVHRR氣溶膠反演產品與主流衛星氣溶膠產品的一致性，還與已被證實具有良好量化精度的C6.1 Aqua MODIS和V004 SeaWiFS DB產品進行了比較。

(3)實驗結果

結合圖1可知，AVHRR反演往往會出現中低值(< 0.5)高估和高值低估的情況，如對中國西部沙漠反演的較大低估表明：使用具有較少波段的AVHRR進行反演會導致對干凈明亮的地表不敏感；在城鄉地表類型混合的香河地區，低AOD(<0.5)條件下出現明顯高估；而從典型污染天氣的反演對比中(圖2)可以看出，AVHHR反演幾乎濾除了廣泛分布的所有霧霾。

圖1? AVHRR和地面站點550nm AOD對比

圖2? a),e) Aqua MODIS真彩色圖像;? b),f) MODIS DB AOD;?

c),g) AVHRR AOD; ?d),h) SeaWiFS AOD, 分別于2007年2月3日和

2008年10月18日在中國東部地區上空

圖3較低的年AOD值和反演頻次表明，AVHRR過于嚴格的云篩選漏掉了大部分高AOD和較亮的地表條件；而對比2009-2011年質量較好的AVHRR和MODIS年均AOD(圖4)，也說明云篩選和反演的不同經驗閾值對兩者一致性有很大影響。

圖3? 2007年所有質量的AVHRR(a)、SeaWiFS(b)和MODIS DB(c)的年平均AOD和反演頻次

圖4? 2009 - 2011年AVHRR反演的年均AOD與MODIS DB比較

20世紀90年代初重霾事件隨著中國東部地區人為排放的增加而增加(圖5、6)。1990年華北地區AOD年平均約為0.5-0.6，分布較為均勻，極值較少，1995-1999年以來AOD高熱點顯著，在0.8-0.9之間。與1995-1999年AOD高熱點突出的氣溶膠空間分布不同，1990年華北氣溶膠分布較為均勻，表明排放水平和來源不同。

圖文|陶明輝團隊

排版|饒子豪

審核|趙曉振、李天琪

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總結

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