中国区域对流层臭氧卫星遥感估算模型研究

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1、密级:硕士学位论文中国区域对流层臭氧卫星遥感估算模型研究作者姓名：王宛楠指导教师:程天海研究员中国科学院遥感与数字地球研究所学位类别:工程硕士学科专业:电子与通信工程研究所:中国科学院遥感与数字地球研究所2018年5月RemoteSensingEstimationModelofTroposphericOzoneoverChinaAThesisSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterof

2、EngineeringInElectronicandCommunicationEngineeringByWannanWangThesisSupervisor:ProfessorTianhaiChengInstituteofRemoteSensingandDigitalEarthChineseAcademyofSciencesJune,2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成

3、果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密的学位论文在解密后适用本声明。作者签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要本论文基于AURA上搭载的新一代臭氧监测仪OMI和微波临边探测仪MLS，利用对流层臭氧残差法构建了高空间分辨率卫星遥感监测对流层臭氧估算模型

4、，并开展了对流层臭氧遥感估算模型精度验证和误差分析。运用对流层臭氧遥感估算模型获取2013年~2017年中国地区的对流层臭氧浓度，分析全国以及北京、上海、广州、成都、兰州、乌鲁木齐共6个典型城市对流层臭氧时空分布特征。论文的研究内容主要包括三方面：（1）对流层臭氧遥感估算模型构建。将MLS臭氧廓线数据与NCEP/NCAR平流层底部再分析资料进行空间匹配和高度匹配，获取平流层臭氧柱浓度。利用克里金插值法消除臭氧总柱浓度和平流层柱浓度之间空间尺度差异问题，运用残差法得出对流层臭氧浓度。（2）对流层臭氧遥感估算模型精度验证和误差分析。选取WOUDC设在北

5、半球低中高三个纬度的香港、日本、荷兰和波兰共4个站点的臭氧探空数据资料(ECC)作为验证数据。结果表明，对流层臭氧遥感估算模型结果的相关性将OMI臭氧官方廓线数据对流层臭氧浓度结果的相关性从0.35提高至0.62。对流层臭氧遥感估算模型月均数据集的相关性将NASA官方对流层臭氧月均数据集的相关性从0.71提高至0.78。对流层臭氧遥感估算模型在中低纬度的香港和日本站点平均误差约为10%，高纬度的荷兰和波兰站点平均误差约为13%；春秋两季的平均误差约为9%，夏冬两季的平均误差约为11%。（3）2013~2017年中国对流层臭氧时空分布特征分析。空间上

6、，我国对流层臭氧浓度东部年均浓度高于西部，高值分布在京津冀、长三角、珠三角城市群以及中原地带和成渝地区，低值主要在青藏高原地区。时间上，全国对流层臭氧浓度年均呈缓慢增长状态，2017年年均浓度增至32.8DU，较2013年年均浓度31.65DU增长了3.6%。2013年~2017年对流层臭氧年均浓度在胡焕庸东南部3个城市比西北部3个城市高。对流层臭氧月均浓度大于40DU的时期在胡焕庸东南部3个城市比西北部3个城市开始的早，且持续时间长。关键词：对流层臭氧遥感估算模型，对流层臭氧残差法，克里金插值，对流层臭氧时空分布，OMI，MLS，WOUDUIAb

7、stractAbstractTheOMIandMLSinstrumentsonbroadtheAurasatelliteareusedtoderiveTroposphericColumnOzone(TCO).Inthisstudy,TCOisbasedontheTroposphericOzoneResidual(TOR)method.Afteraccuracyvalidationanderroranalysisfortroposphericozoneestimationmodel,thisstudyinvestigatedthespatiotemp

8、oraldistributionofTCOconcentrationsinChinafrom2013to2017,incl