基于MODIS影像的白天陆地辐射雾属性参数反演及动态变化分析

摘要

作为一种常见的气象灾害，雾灾已经严重影响到了人们的日常出行和身体健康，陆地辐射雾是中国境内发生频率最高的一种，具有持续时间长和影响范围大的特点。传统的雾灾监测方法是利用离散分布的地面气象站采集雾区的气象参数，并对它们进行统计和分析。随着遥感技术的发展，可以利用MODIS卫星影像对雾进行分离检测和动态监测，克服地面气象站分布密度不足的缺点。同时，可以定量化地反演雾属性参数，这些参数可以间接反映出雾的分布状况和发展程度。如果进行地面数据与反演结果的对比分析，则可以判断反演方法的可行性。
　　本文首先选取2007年11月24日13:10的华北地区的一次陆地辐射雾过程的稳定期作为研究对象，对覆盖此时大雾的MODISL1B影像进行数据预处理和雾分离检测，然后，在建立辐射传输路径模型和雾属性参数反演算法的基础上，计算出光学厚度、垂直厚度、能见度、平均含水量和有效粒子半径五项属性参数，并对三种垂直厚度计算方法进行了比较，选择最适合的H氏方法。最后利用地面能见度数据与能见度反演结果进行线性回归分析，获得相关系数为0.9366，斜率为1.0205，说明反演结果与其真实值相近，判断反演方法具有可行性。在以上基础上，选择2013年1月10日至14日的北京地区一次大雾生消过程的十张MODIS时间序列影像进行雾属性参数的反演，分别计算出能见度、平均含水量和有效粒子半径三项参数，分析它们的平均值随时间的动态变化状况，总结这三种属性参数在大雾过程中所呈现出阶段性发展的特征。同时，通过建立起NDVI、DEM、亮温、土地利用现状四种影响因子与稳定期的雾属性参数分布的联系，分析各影响因子对雾灾的分布和发展的影响特征