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《沙尘发生期遥感反演地表温度与实测沙尘数据之间的比较分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第9卷第1期气候与环境研究Vol.9No.12004年3月ClimaticandEnvironmentalResearchMar2004沙尘发生期遥感反演地表温度与*实测沙尘数据之间的比较分析韩秀珍董超华马岚罗敬宁李亚军张晓虎(中国气象局国家卫星气象中心,北京100081)摘要以2002年3月份沙尘天气为例,用卫星遥感反演地表温度(LST)时间变化趋势与同一地区野外观测站点接收的沙尘干物质含量/人体可吸入物质含量(TSP/PM10)数据的时间变化趋势进行对比分析,两者有较好的对应关系。卫星观测的时间分辨率高、范围广,所提供的地
2、表相关信息可为沙尘源头的治理及减轻或减少沙尘天气发生提供基础数据,也为沙尘暴预测提供了重要的科学依据。关键词:沙尘暴;遥感反演;地表温度文章编号10069585(2004)01003409中图分类号P407文献标识码A1引言东亚沙尘暴已成为一种国际环境事件。例如,2002年春季沙尘暴较多。一次规模较大的沙尘暴过程,沙尘可以从蒙古国和我国西部沙源地输送到韩国、日本乃至夏威夷、美国西海岸等地。对农业生产、城市交通和城市生活造成严重的危害。东亚沙尘暴已经在国际上引起了广泛关注。近年来,许多专家从大气物理、气象、环境和遥感等不同领
3、域广泛开展了对沙尘[1~5]天气机理、数值模拟及预测等方面的研究工作。无疑沙尘产生的主要机理在于风力侵蚀,沙尘暴天气的发生、发展就是一次强烈的风蚀过程。风蚀模型包括大气、地[6~10]表状况、风蚀、传输和沉积及地理信息系统GIS等几个部分。地表状况中物理模型应包括:地表温度、土壤水分、地表能量变化等。地表温度在地气之间的物质、能量和动量交换过程中是一个非常重要的物理参数。沙尘暴发生、传输过程中沙源区的地表温度也会发生相应的变化,这些变化对沙尘暴的产生能够起到抑制或促进的作用。同时,地表温度又可以作为参量之一用于数值预报模式进行沙
4、尘暴预测。因此,研究地表温度的变化将为沙尘源头治理及减轻或减少沙尘天气发生提供基础数据,也为沙尘暴预测提供了重要的科学依据。20040108收到,20040210收到修改稿*国家财政部西北地区土壤水分、沙尘暴监测预测研究项目(Y0101)资助1期韩秀珍等:沙尘发生期遥感反演地表温度与实测沙尘数据之间的比较分析352数据准备与处理21数据预处理中国北部2002年3月15~26日的AVHRR/NOAA16数据的处理包括:地理定位、辐射定标、几何精校正、太阳高度角校正、大气校正和晴空云检测等;投影为等积经纬度投影。(1
5、)卫星下午过境3~4条轨道经辐射定标、地理定位后生成1A5或1B数据。(2)对每条轨道按照分区域等经纬度数据投影,并做太阳高度角订正和大气削弱订正。用6S软件对大气散射、水汽和气溶胶等进行大气影响的订正。(3)对每一个局地文件做几何精校正。根据图像偏移和扭曲程度,选择图像平移或多项式几何校正。(4)晴空云检测。按照地理底图的投影设置,投影生成选定范围的卫星影像图。对卫星影像图进行云检测,并挑选出晴空数据叠加到地理底图上,生成叠加图。22工作流程图遥感反演地表温度信息,地面实测数据标准化处理,之后进行二者之间的相关性分析。工作流
6、程如图1所示。23沙尘干物质含量/人体可吸入物质含量(TSP/PM10)地表实测数据分析为验证遥感反演地表温度的准确性,本文选用了2002年中日亚洲沙尘暴项目(ADEC)中相关的观测数据。2001年开始,ADEC项目在中国的新疆、甘肃、陕西、内蒙古、北京、青岛及韩国和日本布设了46个野外观测站点,观测仪器有雷达气溶胶探测仪、沙尘颗粒收集仪、风速测量仪。本项目结合利用卫星监测资料,对起沙、输送和沉降开展了实时监测和测量。通过监测获得地面风速、TSP/PM10(沙尘干物质含量/人体可吸入物质含量)及地表温度等实测数据。图2是中日A
7、DEC项目部分测量站点分布和部分测量数据(以直方图表示)。通常沙尘暴事件前后及发生过程中TSP/PM10值在空间上的分布是不均匀的,但是在3月17日和20日5个站点的TSP/PM10值很高,3月17日和20日在北京和兰州等地恰好是发生沙尘暴的时间。3地表温度的反演方法在实际地表温度研究中,用气象站点的观测资料研究地表温度的分布,常常由于气象站点空间分布的不均匀,而引起误差。从目前气象站点的分布情况来看,为东密西疏,有些地区如青藏高原,监测站点稀少,难以反映青藏高原地区的温度分布状况。应用卫星遥感资料可以大面积地定量反演陆面温度弥
8、补这一不足。分裂窗反演方法已[11,12!取得了很大进展,主要是依据普朗克黑体辐射定律,利用AVHRR/NOAA数据,做出一些合理假设,简化反演中大气和地表的比辐射率影响,得到反演的陆地表[13]面温度。与实地测量相比,误差约在2∀。由于大气影响和陆面比辐射率
