东中国海域气溶胶光学性质及其模型化研究

摘要

东中国海域紧邻亚洲大陆，其大气气溶胶受陆源的影响十分明显。工业污染、生物化石燃料燃烧等产生的烟尘以及来自西北内陆的沙尘都是该海域大气气溶胶的重要来源，并导致该海域的气溶胶多为典型的吸收性气溶胶，与大洋上空的非吸收或弱吸收气溶胶差异较为明显。东中国海域的大气气溶胶研究有助于构建针对东中国海域的吸收性气溶胶模型，提高该海域的大气校正精度。
　　本论文利用5个航次的气溶胶海上实测资料，分析了东中国海域气溶胶的光学厚度、单次散射反照率等光学特性，并对海色卫星数据分析软件SeaDAS中的预设气溶胶模型进行了评估，验证其在东中国海域的适用性。结果表明，在东中国海域既存在波长指数较小的沙尘气溶胶，也存在波长指数较大的煤烟气溶胶。单次散射反照率大部分是以海盐粒子为主导的强散射类型，但也存在一定比例的沙尘影响明显的弱吸收类型和烟尘影响显著的强吸收类型。气溶胶复折射率的实部主要分布在1.35~1.62之间，虚部随波长变化明显。气溶胶粒径体积谱主要呈双峰模式，但是在双峰之间还存在一个不显著的次峰，因而用3个对数正态函数之和来描述粒径体积谱要优于传统的用2个对数正态函数之和来描述。散射相函数受粒径分布、气溶胶吸收性等的影响较为明显。
　　SeaDAS预设气溶胶模型的评估显示，在东中国海域沙尘和烟尘的影响不可忽略。在该海域利用SeaDAS气溶胶模型在处理由沙尘或烟尘引起的吸收性气溶胶时容易导致光学厚度在蓝紫波段的低估，以及气溶胶辐射贡献的错估，进而导致离水辐亮度出现负值。气溶胶模型中的两个重要参数单次散射反照率和相函数都与东中国海域的实际情况存在一定差异。因此，非吸收或弱吸收的SeaDAS气溶胶模型没有考虑沙尘成分和强吸收的情况，并不能完全满足东中国海域海色遥感大气校正的需要，仍有待改进。
　　进一步利用东中国海域及周边8个AERONET站点的长期观测数据，参考Ahmad构建气溶胶模型的方法，并在气溶胶模型中加入对该海域影响较为明显的沙尘和烟尘成分，初步构建了一组针对东中国海域的吸收性气溶胶模型。并利用辐射传递模型Rstar5b对实测数据中的匹配点进行了辐射传递模拟，以对新模型进行初步的验证和评估。结果表明新模型的单次散射反照率更接近实际情况，870nm波段气溶胶光学厚度的辐射传递模拟精度也有所提高，但波长指数的模拟精度却有所减小。

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第一章 前言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的及意义

1.4 论文的结构与主要内容

第二章 气溶胶及其光学特性理论基础

2.1 大气气溶胶概述

2.2 气溶胶光学性质的主要表征参数

第三章 数据介绍

3.1 气溶胶海上实测资料

3.2 AERONET站点数据

3.3 卫星遥感数据

第四章 东中国海域气溶胶光学性质分析及模型化研究

4.1 基于海上实测数据分析气溶胶光学性质

4.2 基于实测数据对SeaDAS气溶胶模型进行评估

4.3 基于实测数据建立新的气溶胶模型

第五章 结语

5.1 回顾与总结

5.2 不足与展望

参考文献

致谢

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