Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 基于MERRA-2再分析和AERONET地基遥感的中国地区气溶胶光学特性 | |
| 庞舒婷 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 气溶胶不仅对环境产生重要影响,其带来的气候效应更是十分复杂且不容忽视的。气溶胶光学特性反映气溶胶粒子吸收和散射辐射的能力,因此了解气溶胶的光学特性是研究其气候效应的基础。新一代再分析资料MERRA-2不仅包含五种类型的气溶胶光学厚度(AOD),还包含有波长指数(α)产品,由于其时空分辨率高,数据产品丰富,有助于对长时间气溶胶光学特性的研究。本文利用2000-2018年MERRA-2每小时和每月的550 nm处AOD、470-870 nm波段α以及五种类型的气溶胶光学厚度(黑碳、沙尘、有机碳、硫酸盐和海盐)资料,结合2000-2018年气溶胶地基观测网(AERONET)在中国19个站点500 nm处AOD和440-870nm波段α的V3版本Level 2数据,在经过时空匹配后,首先对MERRA-2的AOD和α产品在中国地区的适用性进行验证,其次结合长时间序列的MERRA-2再分析资料和AERONET地基观测资料,探讨中国地区的气溶胶光学特性,最后分析不同类型气溶胶光学厚度的时空变化。主要结果如下:(1)MERRA-2的气溶胶光学厚度产品在中国地区具有适用性,但MERRA-2在大多数站点低估AOD。所有站点中效果最好的是Hong_Kong_Hok_Tsui站,效果较差的是NAM_CO站。对于各区域而言,效果最好的是珠三角地区,其拟合系数最大,散点最靠近1:1线,相关系数和标准偏差比分别为0.84和0.81,平均绝对百分误差为25.97%。(2)MERRA-2的气溶胶波长指数产品在部分地区具有适用性。两数据的相关系数较低,MERRA-2几乎在所有站点高估α。其中高估最严重的是NAM_CO站,该站的平均绝对百分误差高达1103.36%。对于各区域而言,MERRA-2在珠三角的效果最好,其均方根误差为0.26,平均绝对百分误差为17.44%。MERRA-2在青藏高原效果最差,明显高估α值。(3)气溶胶光学特性日变化、年变化分析结果表明,MERRA-2对于AOD日变化再现较好,而α相对较差。长三角、珠三角、黄土高原和华北平原地区的AOD日变化呈“倒U型”,青藏高原地区的AOD日变化呈“U型”。青藏高原地区的α在中午明显较低,其余地区α无明显日变化;长三角和华北平原地区的光学特性年变化相似,均在6月为AOD最大值,3月和4月为α小值。珠三角地区在7月AOD和α均较小,青藏高原AOD全年较低,4月AOD最大,α最小。黄土高原地区1月AOD最大,而α存在明显季节变化。MERRA-2基本能够体现出各地区气溶胶光学特性的年变化特征,但是在部分地区出现偏差。(4)MERRA-2分析结果显示2000-2018年AOD最高值为四川盆地,均值约0.8以上。春、夏季AOD值较大而秋、冬季较小。塔克拉玛干沙漠在冬季AOD值最小。四川盆地全年均为高值,相对而言夏季较低。京津冀在夏季AOD可达0.8以上。2000-2018年西藏东南部和塔克拉玛干沙漠AOD显著增加,增速分别为0.01和0.006每年,广西和广东地区在春季AOD增速约为0.013每年,四川盆地及周边地区在冬季AOD显著增加,速率为0.012每年。(5)α在空间上由西到东逐渐增加,各季节存在差异。春季α最小,沙漠地区α小于0.3,京津冀的α同样小于1,反映了春季以粗颗粒为主。沿海地区四季均以细颗粒为主,其中秋冬季α最大,大于1.5。(6)各类型气溶胶光学厚度和占比显示,大陆的海盐AOD小于0.01,约占总AOD的5%,沿海地区为高值,约为0.05,占总AOD的10%-20%;黑碳AOD在西部低而东部高,西部地区约为0.01且AOD占比很小,占比最高的是京津冀及河南部分地区,占总AOD的10%;硫酸盐AOD在四川盆地高达0.5以上,占比由西向东逐渐增加,新疆占比约20%;沙尘AOD最高值为塔克拉玛干沙漠地区,约0.33。东部的占比较低,新疆占比高达75%左右;有机碳AOD在四川、重庆、广西和湖南最大,约0.1,西藏东南部和云南其占比最大,约33%。(7)黑碳AOD在冬季大,夏季最小,四川盆地为黑碳和硫酸盐AOD的高值,冬季分别为0.07和0.6以上;塔克拉玛干沙漠四季均为沙尘AOD高值,春夏季最大,约为0.45以上;春季的有机碳AOD明显大于其他季节。从2000-2018年的变化趋势来看,黑碳AOD在四川东北部显著减小,速率约为0.0005每年;硫酸盐AOD在重庆的增加速率最大,为0.008以上;塔克拉玛干沙漠的沙尘AOD呈显著增加,增速为0.004每年;西藏东南部的有机碳、黑碳和硫酸盐AOD均显著增加,其中硫酸盐AOD增速最大,为0.005每年。 |
| 中文关键词 | 气溶胶 ; MERRA-2 ; 波长指数 ; 光学厚度 ; 气溶胶类型 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X513 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338444 |
| 作者单位 | 兰州大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 庞舒婷. 基于MERRA-2再分析和AERONET地基遥感的中国地区气溶胶光学特性[D]. 兰州大学,2020. |
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