【摘要】：大氣污染對(duì)空氣質(zhì)量和氣候變化產(chǎn)生的影響日益顯著,已成為當(dāng)今社會(huì)高度關(guān)注和急待解決的重要問(wèn)題。大氣污染中痕量氣體NO_2和SO_2起著非常重要的作用,因此本文研究了基于OMI觀測(cè)數(shù)據(jù)的大氣NO_2對(duì)流層柱濃度的反演算法,并將反演結(jié)果分別與OMI NO_2產(chǎn)品、地基MAX-DOAS實(shí)驗(yàn)觀測(cè)資料進(jìn)行了比對(duì)。還基于OMI依據(jù)BRD算法反演了大氣SO_2柱濃度,并與地基MAX-DOAS觀測(cè)資料進(jìn)行了比對(duì)。實(shí)際上相較NO_2、SO_2柱濃度,與人為排放、人體健康更相關(guān)的是近地面NO_2、SO_2濃度,但當(dāng)前國(guó)內(nèi)外遙感反演大氣NO_2、SO_2多針對(duì)的是對(duì)流層、邊界層柱濃度,對(duì)近地面濃度的研究還尚未成熟。因此本文還提出了一種基于OMI觀測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合空氣質(zhì)量模式系統(tǒng)RAMS-CMAQ的NO_2、SO_2近地面濃度反演算法,并將反演結(jié)果與中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站觀測(cè)的NO_2、SO_2地面濃度資料進(jìn)行了驗(yàn)證。具體包括以下幾個(gè)方面:(1)介紹了基于DOAS針對(duì)大氣痕量氣體的反演原理和星載傳感器OMI的NO_2對(duì)流層柱濃度反演方法,并利用DOAS基于OMI反演了NO_2對(duì)流層柱濃度。將反演結(jié)果與OMI NO_2產(chǎn)品、地基MAX-DOAS實(shí)驗(yàn)觀測(cè)資料進(jìn)行了比對(duì),相關(guān)系數(shù)分別約為0.90、0.72。(2)介紹了針對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)SO_2的BRD遙感反演算法,并利用BRD基于OMI反演了SO_2柱濃度,將反演結(jié)果與地基MAX-DOAS實(shí)驗(yàn)觀測(cè)資料進(jìn)行了比對(duì),相關(guān)系數(shù)約為0.55。(3)研究了基于OMI,結(jié)合RAMS-CMAQ的NO_2近地面濃度反演算法。利用RAMS-CMAQ模擬了對(duì)流層內(nèi)NO_2濃度垂直廓線并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。并利用最優(yōu)插值方法,將空間分辨率為0.25×0.25°的OMI Level 3 NO_2柱濃度產(chǎn)品與空間分辨率為64km的RAMS-CMAQ模擬NO_2對(duì)流層內(nèi)濃度垂直廓線實(shí)現(xiàn)了兩者空間分辨率的統(tǒng)一。將NO_2近地面濃度反演結(jié)果與地面站點(diǎn)NO_2觀測(cè)資料進(jìn)行了比對(duì),以2014年1月中國(guó)地區(qū)結(jié)果為例,RAMS-CMAQ模擬結(jié)果與地基觀測(cè)資料的標(biāo)準(zhǔn)差為21.79μg/m3,算法反演結(jié)果與地基觀測(cè)資料的標(biāo)準(zhǔn)差提高到18.90μg/m3;方差由RAMS-CMAQ的353.09提高到算法的257.19。(4)研究了基于OMI,結(jié)合RAMS-CMAQ的SO_2近地面濃度反演算法。并將反演結(jié)果與地面站點(diǎn)SO_2觀測(cè)資料進(jìn)行了比對(duì),以2014年北京地區(qū)四季反演結(jié)果為例,算法結(jié)果與地基觀測(cè)資料具有較好的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)約為0.60。針對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)NO_2、SO_2近地面濃度,利用衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)與空氣質(zhì)量系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了反演算法并進(jìn)行了驗(yàn)證。在未來(lái)開(kāi)展將衛(wèi)星觀測(cè)NO_2、SO_2近地面濃度應(yīng)用于NO_2、SO_2人為排放監(jiān)測(cè)、排放清單驗(yàn)證等研究。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X87

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