利用MODIS遙感數據進行氣溶膠反演研究

利用MODIS遙感數據進行氣溶膠反演研究

霧霾現象是影響大氣氣候和環境質量的一個重要因素。這些霧和霾都是懸浮

在大氣中的氣溶膠粒子，混濁度是其主要光學性質之一，可用光學厚度來表征。

現階段，對氣溶膠光學厚度的監測多是基于地面氣象站點的實測數據。實測

數據多是以點監測為主，無法測得氣溶膠的范圍和變化趨勢。

隨著遙感技術的發展，特別是氣溶膠遙感技術的發展和革新，給氣溶膠衛星

監測提供了技術依據。利用衛星數據資料可以實現氣溶膠的面監測，通過多期數

據的分析比較能實現變化趨勢研究。

論文在深入分析氣溶膠反演的理論和方法的基礎上，利用北京及周邊地區的

MODIS衛星遙感影像資料進行了氣溶膠反演的實驗驗證。文中主要研究內容和結

果如下：(1)遙感數據的選擇。

由于MODIS數據具有較高的光譜分辨率和時間分辨率，而且對外免費開放下

載，具有較好的經濟適用性，所以本文選擇以MODIS影像作為實驗基礎數據。(2)

大氣模式的選擇。

在氣溶膠的反演的過程中，大氣模式參數與氣溶膠模型參數的設定影響反演

的精度。通過實驗研究，選擇用6S模式模擬大氣模式參數和氣溶膠模型，能夠

提高反演精度。

(3)根據氣溶膠反演的理論基礎，在反演過程中需要建立地表反射率與氣溶

膠光學厚度之間的定量關系。論文基于暗像元法估算地表反射率，并進一步根據

6S模式模擬通過IDL語言編程實現了與氣溶膠光學厚度相關的七參數對應關系

的計算，利用這種七參數對應關系可以實現氣溶膠光學厚度的反演。

(4)利用MODIS影像數據對北京及其周邊地區的氣溶膠光學厚度分布進行了

反演實驗，通過AERONET已知數據對反演結果進行了精度驗證，并進一步根據7

期數據的反演結果完成了氣溶膠光學厚度分布的變化趨勢分析。實驗結果表明，

利用MODIS數據根據暗像元法以及6S大氣模式能夠很好的反演出陸地上空的氣

溶膠光學厚度。

這為城市地區快速監測大氣污染提供了經濟適用的方法。