利用MODISC6数据分析中国西北地区气溶胶光学厚度时空变化特征

通过与AERONET太阳光度计站点数据进行对比验证,确认了MODIS C6 AOD融合产品在西北地区的适用性.利用2006~2015年MODIS/AQUA C6 MYD08-M3产品分析中国西北地区气溶胶光学厚度的时空变化特征和形成原因.结果表明:(1)从空间分布特征来看,塔里木盆地和关中盆地是高值区,青海南部、甘肃西南部是低值区;准噶尔盆地是前后5年年均AOD对比增量区,柴达木盆地和河套地区是对比减量区.(2)从时间变化特征来看,近10年西北地区年均AOD变化范围为0.18~0.22,2011年起呈缓慢下降趋势,平均年降幅约为0.32%;南疆地区呈现较为明显的年际变化特征,与沙尘天气强弱、频次的年份分布直接相关;东部地区在2011~2015年,下降趋势显著,平均年降幅达到1.1%;北疆和青藏地区年均AOD整体保持平稳;西北地区不同区域AOD季节变化均呈现从春季至秋季逐步下降,冬季再次回升的相同关系.     

南疆地区AOD时空分布特征及气象影响因素分析

为探究南疆地区大气气溶胶光学厚度的时空分布特征及气象因素对其的影响,采用MODIS MCD19A2数据集2010—2019年的气溶胶数据,分析南疆地区近10 a来AOD时空分布特征及气象因素对AOD的影响.结果表明：(1)空间分布上,AOD高值区分布在海拔较低的盆地地区,呈现中间高四周低的分布特征.空间分布季节性差异明显,春季高值区域面积最大,夏季高值区则集中在巴州中部（若羌县）与和田地区东南部（民丰县）,秋冬季AOD分布特征无明显变化但值相对春夏季较低.(2)变化趋势上,10 a间南疆地区AOD年均值为0.278±0.035,总增幅为-14.85%,呈波动下降趋势.南疆地区季节变化趋势明显,AOD值呈现春季>夏季>秋季>冬季,春夏季AOD浮动变化明显,秋冬季相对平缓.月变化特征呈现为双峰型,两个峰值分别出现在4月和9月.(3)RF模型预测风速、温度、相对湿度、水气压、最小水平能见度对南疆地区AOD都具有一定影响,其中,风速和相对湿度对AOD的影响程度最大.能见度与AOD呈负相关,说明南疆地区气溶胶粒子多分布在低层大气.     

基于MODIS数据的山东省近十年AOD时空变化特征

利用2010~2019年的MOD04_3K气溶胶光学厚度产品数据,从时间和空间角度分析山东省气溶胶光学厚度（AOD）变化特征.结果表明：2010~2019年山东AOD年均值在0.545~0.851波动,平均值为0.706,10年间山东AOD年均值整体呈现下降趋势,至2019年下降了0.269,下降幅度高达33%;山东AOD有明显的季节变化特征,呈夏季高峰,冬季最低,采暖期AOD均值整体上低于非采暖期;山东AOD高值区集中在北部环渤海、鲁西地区及济宁市,而山东中部及东北部沿海地区为低值区.AOD高值区总体分布在低海拔地区,而AOD较低的区域主要位于高海拔地区,且AOD时序变化趋势率与年均AOD空间分布特征基本保持一致.     

新疆地区气溶胶对地表太阳辐射的影响初探

为了进一步认识大气气溶胶对气候环境的影响,基于2017年Aqua MODIS C006气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）产品、CERES SSF Aqua MODIS Edition 4A数据集的地表短波辐射以及地面观测太阳辐射数据,对2017年新疆地区AOD和地表太阳辐射年变化进行研究,并以沙尘和人类活动气溶胶丰富的南疆典型地区喀什为代表城市,采用AccuRT辐射传输模式定量化研究晴空时气溶胶对地表短波辐射的影响.结果表明：①地表太阳辐射月均值最大值出现在和田站的5月,为441.62 W·m^-2,最小值出现在乌鲁木齐站点的12月,为37.03 W·m^-2;CERES/SSF地表短波辐射资料与地面观测结果相比,阿克苏站、焉耆站和伊宁站的差距最小,喀什站和若羌站全年存在高估现象,其他站点存在不同程度的高低估现象.②2017年新疆地区AOD格点平均的年均值最小值为0.0175,最大值为0.4610,南疆地区的AOD整体高于北疆地区;2017年AOD格点春夏季的AOD均值分布与全年均值分布特征相似,其中春季的AOD高值区区域面积高于其他季节.③根据AccuRT计算,当AOD由0.05增加为0.56时,四季的地表向下短波总辐射均呈下降趋势,夏季下降幅度最大,由923.02 W·m^-2变化为677.61 W·m^-2,其次为春季和秋季,冬季下降幅度最小.AOD的减少变化导致的地表向下短波总辐射通量、直射辐射通量和散射辐射通量变化敏感度明显高于AOD增加所导致的变化敏感度.     

2001～2017年全国气溶胶光学厚度时空分布及变化趋势

为探究全国大气气溶胶光学厚度（AOD）的分布及变化特征,利用最新的MODIS/Terra C6.1 550 nm AOD月数据分析了2001~2017年全国AOD的时空分布及变化趋势.结果表明,空间特征：年均AOD空间分布呈现两个显著的高值中心和低值中心,第一高值中心位于以人为气溶胶为主的华北平原、华中地区、长三角地区、珠三角地区和四川盆地,第二高值中心位于以尘埃气溶胶为主的塔克拉玛干沙漠地区,两个低值中心分别位于内蒙古地区东部至东北地区北部以及青藏高原.时间特征：各区域AOD峰值主要出现在春、夏季,塔克拉玛干沙漠地区、四川盆地和珠三角地区AOD在3~4月达到峰值,华北平原、华中地区和长三角地区AOD在5~7月达到峰值.趋势特征：2001~2006年,我国西北地区和内蒙古地区AOD呈现减少趋势,我国中东部地区和西南地区东部AOD呈现增长趋势.2007~2012年,青藏高原和塔克拉玛干沙漠地区AOD变化趋势由减少转为增长,华北平原和四川盆地AOD的增幅减弱,长三角地区AOD呈现弱的下降趋势.2013~2017年,我国大部地区AOD呈显著地下降趋势.     

中国近15年气溶胶光学厚度时空分布特征

利用MODIS 04_L2气溶胶日产品统计其月度、季度及年度均值数据,研究中国大陆地区近15a气溶胶光学厚度（AOD）空间分布状况;通过Spearman秩相关检验法,探讨中国大陆地区近15a的AOD年均值与季均值的逐年变化趋势.结果表明：在空间分布上,我国AOD多年均值高值中心主要位于四川盆地、南疆盆地、华中地区、长江三角洲、华北平原、关中平原,珠江三角洲地区也有小范围的高值区;低值中心主要位于川西和藏东南、内蒙和冀北交界以及河套地区.在逐年变化趋势上,西北地区AOD值主要呈下降趋势,其中川西和藏东南、陕甘宁交界呈显著下降趋势;东部地区AOD值主要呈现上升趋势,且华中地区、长江三角洲、华北平原以及关中平原呈显著上升趋势;在全国范围内AOD年均值整体呈现上升趋势,但趋势不显著;AOD值随季节变化较显著,具体表现为春夏较高、秋冬较低;AOD高值区以及呈上升趋势的地区基本都处在胡焕庸线东南,表明人类活动对AOD值影响比较显著.     

2006-2017年四川盆地MODIS气溶胶光学厚度时空变化特征

四川盆地地形复杂、气候特殊,是我国颗粒物污染高发地.为探究四川盆地气溶胶分布和周期变化特征,深入认识气溶胶污染特性及其气候效应,结合卫星遥感探测方法,利用2006-2017年MODIS C006 3 km AOD（气溶胶光学厚度）产品,分析了四川盆地AOD的时空特征.结果表明:①MODIS AOD（MODIS数据反演的气溶胶光学厚度）与太阳光度计CE318观测的AOD、ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）线性相关系数分别为0.78、0.77、0.75,表明MODIS C006 3 km AOD产品适用于四川盆地颗粒物污染研究.②四川盆地AOD平均值范围为0.1~1.3,其中,成都平原和四川盆地东南部地区是AOD高值（AOD值>1.0）中心,四川盆地周边高海拔区AOD均小于0.3.③2006-2017年AOD年均值范围为0~2.5,整体呈"倒N型"曲线下降,其峰值和谷值分别出现在2013年和2017年;2013年AOD大于1.0的区域占四川盆地的34.1%,是12 a中颗粒物污染最重的一年;2017年AOD小于0.3的面积占57.1%.④AOD季节性变化呈春季最大、夏季次之、秋季最小的特征.⑤AOD月变化呈"双峰型"波动特征,AOD月均值范围为0~2.5,其中,2-5月AOD月均值均大于0.7,8月AOD月均值为0.6,11-12月AOD月均值均小于0.5.研究显示,四川盆地颗粒物污染防治应以成都平原城市群和四川省南部城市群为主,应重点控制细颗粒物排放,合理安排工业企业的周期性生产强度.      

中国气溶胶光学厚度时空演变特征分析

利用2005-2012年MODIS气溶胶产品分析了中国区域气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的变化趋势和空间分布特征。分析结果表明,与2005-2007三年均值相比,绝大部分省份2008-2010年期间AOD下降趋势非常明显,而在2011-2012年期间AOD又有所回升,但大部分地区2011-2012两年均值仍低于2005-2007三年均值,因此2005-2007年是我国气溶胶污染最严重的时期;从AOD的空间分布来看,气溶胶污染较重的地区主要集中在京津冀、长三角、华中、成渝等人口密集和工业发达地区;从典型城市AOD变化趋势来看,2005-2012年期间北京、石家庄、保定、邢台市AOD历年均值均明显高于全国平均值,京津冀城市群气溶胶污染异常严重。     

基于卫星遥感的浙北平原气溶胶光学特性长期变化分析

利用MOD04 C051气溶胶产品,以浙江北部平原为主要研究区,开展区域气溶胶光学特性长期(2000年3月—2013年12月)变化分析.长期逐月时间序列显示,区域气溶胶光学特性具有年内周期性变化规律,AOD(Aerosol Optical Depth)峰值多出现在5月或6月;Angstrom Exponent(α指数)峰值多出现在3月或4月.在空间分布上,研究区中部地区气溶胶污染较重且粗粒子成分较高.研究区气溶胶光学特性长期变化特征主要体现在:1气溶胶污染总体减轻但细粒子成分增加,复合污染加重;2008年以来区域AOD年均值总体呈下降趋势;2007—2013年α指数年均值显著高于2000—2006年;区域α指数月均值增长趋势显著,近14年的总倾向率为0.125(p0.05);2AOD和α指数的季节差异呈减小趋势,AOD的季节变化规律由2000年的春夏≈冬秋转变为2013年的春冬秋≥夏;α指数虽仍以夏秋季高于冬春季,但春秋两季α指数相对增大;3以污染较轻的湖州市和污染较重的嘉兴市为例的原因分析显示,AOD变化与SO2排放量具有一定相关性,α指数变化与民用汽车拥有量变化趋势一致,相关性较高.     

2003~2014年东北三省气溶胶光学厚度变化分析

利用2003~2014年MODIS-Aqua气溶胶光学厚度（AOD）产品、DMSP卫星夜间灯光时间资料和基本气象资料,分析我国东北三省（辽宁、吉林、黑龙江）大气气溶胶光学厚度年际变化及季节变化的空间分布特征.结果表明,东北三省多年平均AOD空间分布存在由大连、沈阳、长春和哈尔滨等城市构成的一个高值带,呈东北-西南走向,多年平均AOD值为0.4~0.8;东北三省植被覆盖率较高的东部和北部是AOD的低值区,多年平均AOD小于0.3;东北三省AOD季节变化为AOD春季到夏季升高,秋季下降,冬季再次升高.东北三省AOD年际变化特征为大部分低值地区呈减小趋势,但以沈阳、长春和哈尔滨为轴线的东北-西南走向的高值区域呈增大趋势,反映了近10多年出现的空气质量两极分化趋势.此外研究了东北三省年均AOD在强、弱西北太平洋夏季风年时的空间分布差异,受地面风场影响,AOD在强季风年时较弱季风年偏低.     

基于MODIS_C006的乌鲁木齐10年气溶胶光学厚度变化特征

利用2006~2015年美国NASA地球观测系统(EOS)中分辨成像仪MODIS Level 2 10 km分辨率产品MYD04__L2__C006数据,分析乌鲁木齐市存在轻度以上(包括轻度)大气污染状况下的10年气溶胶光学厚度变化特征.结果表明,乌鲁木齐市10年平均AOD年内呈单峰分布,AOD从1~4月逐渐增大,4月达全年峰值,为0.37±0.19,10月达到最低值,为0.22±0.20;受春季沙尘天气频发影响,AOD季节变化特征表现为春季最大,城区大气污染状况严重,夏季、冬季次之,秋季最小,且乌鲁木齐市区大气污染状况较郊区严重;10年AOD均值为0.293;2006年出现AOD年均最高值为0.33,最低值出现在2008年,为0.24,较2007年单年降幅达23.3%.乌鲁木齐市10年AOD年际变化呈上升趋势,且低值点与高值点较以往研究均有不同程度增幅,虽然2015年出现减弱势头,乌鲁木齐市近10年的大气污染状况仍较严重,仍需加强控制.     

基于多源数据和模式模拟的新疆黑风暴东移个例分析

综合利用卫星遥感、环境监测、气象观测等多源监测数据,结合后向轨迹模式对2015年4月新疆一次黑风暴污染过程进行生成源地、路径与发展过程分析.结果表明：此次黑风暴过程的不同高度污染物主要随气流来源于新疆本地及其以西的中亚地区,在西南气流的作用下几乎同时进入北疆,沿天山北坡东移并且在乌鲁木齐堆积,继而从南疆盆地东口灌入南疆;同时,选取受此次黑风暴污染物东输影响的4个典型城市（乌鲁木齐、呼和浩特、兰州和北京）,利用区域气候模式（RegCM4.6）模拟分析此次极端黑风暴东输过程中大量沙尘气溶胶对主要气象参数的影响,结果表明：受此次黑风暴东输过程（4月25~29日）影响的上述4个典型城市的AOD均有所增加,模拟所得污染程度与实际接近.对于沙尘在近地面2m的温度响应,北京市表现最为明显,最高达-1.68℃,乌鲁木齐表现不明显,沙尘过程中的近地面气温相较无沙尘时最高下降0.1℃,呼和浩特和兰州在AOD达到最大值时的温度响应分别为-0.4℃、-0.8℃.黑风暴期间,乌鲁木齐、呼和浩特、兰州的相对湿度响应最大值分别为-3.3%、-7.3%、-4.7%,而北京地区在29日AOD达最大值时,相对湿度相对于无沙尘时增加了10%左右.     

乌鲁木齐市气溶胶光学厚度时空变化及影响因素研究

气溶胶光学厚度（AOD）在一定程度上可以反映城市上空大气污染状况,本文以乌鲁木齐市为研究区,利用2015～2019年MODIS L1B 1 km数据,在IDL平台下调用6S辐射传输模型构建查找表（LUT）,结合地面暗像元法反演得到近5年乌鲁木齐AOD,采用标准差椭圆、空间自相关分析和趋势分析等方法分析研究区AOD的时空分布特征,并利用统计法分析气象因子对AOD的影响。结果表明：（1）2015～2019年,乌鲁木齐市AOD先增加后减小,整体没有明显变化,趋势近于0,年均AOD在0～1.95之间。在空间上,AOD呈现西南-东北方向浓度逐渐增加的趋势。AOD高值区（1.67～1.95）主要分布在达坂城区、头屯河区及沙依巴克区。（2）研究区冬季和秋季AOD值相对春季和夏季偏高,冬季AOD平均值可以达到0.63。（3）2015～2019年研究区AOD呈正的空间自相关。AOD的Moran I值呈先增加后减小的趋势,最大值和最小值分别为0.991和0.979。近5年研究区AOD的空间分布中心主要集中在达坂城区和乌鲁木齐县,AOD在空间上呈现先扩散后逐渐集中的趋势,标准偏差椭圆先增大后减小。（4）研究区年总降水量、风速分别与AOD负相关,R²分别为0.04和0.26。相对湿度与AOD呈正相关,R²为0.27。本研究可以为西北干旱区城市气溶胶监测提供参考。     

乌鲁木齐市区与南郊山区颗粒物污染特征对比分析

利用2017年10月~2018年8月的PM₁₀、PM_2.5、PM₁质量浓度数据以及NCEP全球再分析气象资料,分析乌鲁木齐市区和南郊山区颗粒物浓度变化特征,结合HYSPLIT后向轨迹模型、潜在源贡献因子分析(PSCF)以及浓度权重轨迹分析(CWT)分析市区颗粒物潜在源区.研究结果表明:①市区PM_2.5的超标天数为26d,南郊山区无PM_2.5超标,市区PM₁₀的超标天数是南郊山区的3.5倍,市区日均值及月均值质量浓度是南郊山区的2~7倍,市区呈现冬高夏低的季节特征,南郊山区春季最高;②乌鲁木齐市区PM₁₀日变化存在3个峰值,PM_2.5、PM₁为双峰型分布,南郊山区均呈双峰分布;并存在季节性周末效应;③长短两支聚类气流轨迹对乌鲁木齐市区颗粒物浓度影响较大,春夏气流来自中亚,秋冬来源于北疆周边地区;④颗粒物潜在源区分布季节特征显著,高值区主要为昌吉、巴州、吐鲁番等周边地区,西北部中亚地区也是颗粒物重要来源区域之一.     

基于MODIS_C061的长三角地区AOD与Angström指数时空变化分析

以长三角为研究区,利用AERONET地基观测的气溶胶光学厚度(AOD)数据,验证了基于MODIS_C061深蓝算法(DB)的AOD产品适用于长三角地区.并利用2000～2018年MOD04_L2产品,分析研究区AOD和Angstr?m指数(AE)的时空变化特征.结果表明,长三角地区AOD呈现东部和北部平原地区高、南部和西部山区低的空间分布,AE呈现南部地区高北部地区低的空间分布. 2003～2007年,AOD年均值增长显著,增长率为23%, 2011年以后逐渐下降; 2001～2003年,AE年均值增长迅速, 2012年以后逐渐下降.AOD在长三角地区呈现夏季最高、冬季最低的显著季节性变化,月均值6月最高达0.84, 8月最低为0.40;AE呈现秋季最高,春季最低的季节性变化,月均值9月最高达1.47, 3月最低为1.08.根据AOD与AE的关系,对长三角地区气溶胶类型进行了研究,结果表明人为产生的城市工业气溶胶是该地区主要的气溶胶类型,其次为混合型和清洁大陆型.     

乌鲁木齐市气溶胶光学厚度时空分布特征及潜在来源分析

依据2009年1月—2019年7月MODIS/AQUA C6.1 MYD04_L2 气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth, AOD）日数据,在宏观视角下对乌鲁木齐市AOD时空分布特征进行分析,利用后向轨迹模式（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory,HYSPLIT）和潜在源贡献作用分析方法（Potential Source Contribution Function, PSCF）讨论气溶胶运输的季节性变化,并揭示研究不同季节对AOD影响较为明显的潜在源空间分布.结果表明：①乌鲁木齐市AOD呈显著的季节性差异,四季均值依次为：春季（0.328） > 夏季（0.310） > 秋季（0.273） > 冬季（0.137）,AOD高值区主要集中在市区.②AOD年内呈双峰分布,峰值分别对应为4月（0.402）和8月（0.346）;10 a间AOD呈弱下降趋势,其中2014年最高（0.316）,2017年最低（0.235）,AOD均值为0. 276.③春季和冬季乌鲁木齐市气团输送主要来自中亚地区,夏季和秋季则来自于天山周边地区;AOD主要潜在源区为乌鲁木齐市及其周边地区,对乌鲁木齐市空气质量具有显著影响.     

基于MODIS的长三角地区气溶胶时空变化规律及其气象解释

基于2008—2017年的MODIS气溶胶光学厚度(AOD)数据、实测气象观测数据,探究了长三角地区的AOD时空分布规律,并分析了AOD与多个气象要素的相关性,以对AOD的时空变化作出合理的气象解释。结果表明:1)从时间分布来看,长三角地区年均AOD呈周期性波动变化趋势,2011年出现峰值0.83,2014年AOD开始迅速下降,至2017年达到最低,较2014年相比下降22.8%,这与政府实施的固体颗粒物控制排放政策有关;每年夏季(6,7月)AOD出现最大值,这主要是海洋上大量的海盐气溶胶颗粒和水汽扩散到内陆地区造成的。2)从空间分布来看,长三角AOD高值区均分布在江苏南部以及徐州一带,2014年以来AOD高值范围逐步缩小;浙江地区AOD明显低于苏沪地区,这与浙江地势高起伏较大密切相关。3)从相关性方面来看,AOD变化与气温、相对湿度变化之间呈较好的正相关性,而与风速的相关性较复杂,这可能受风向的不确定影响;夏季气温高、湿度大,因此出现大范围的AOD高值区;冬季气温低、空气中水汽含量低,固体颗粒物对于AOD贡献率较大,因此冬季AOD变化能够在一定程度上反映空气污染状况。该研究结果可为长三角地区气溶胶评估、空气质量归因分析、空气质量改善等相关研究提供参考。