论文总字数：21610字

摘 要

近年来，雾霾天气的频繁发生极大地降低了大气能见度，威胁交通安全，其造成的灾难达到了前所未有的程度。同时雾霾所含有毒物质严重破坏群众的健康，对生产生活和生态环境造成恶劣的影响。为研究2018年11月26日江苏省大部分地域的雾霾污染严重的问题，本文采用时间序列雾霾天气过程的MOD04_l2数据及MOD021KM数据，基于暗象元算法和地表反射率来反演气溶胶光学厚度，弥补了暗象元算法运用于城市和冬季植被枯萎期等高反射率地区的不足。通过调用6S辐射传输模型，算出查找表，再根据气溶胶光学厚度划分雾霾浓度严重程度，以期更好地分析雾霾污染趋势。最后，采用江苏省PM2.5地面监测站数据对AOD反演成果进行验证及精度评价，进行雾霾在时间序列演变特征分析，以期深入认识雾霾的形成和维持机制，为有效防治污染、合理发展经济提供科学依据。

关键词：气溶胶光学厚度 MOD04_L2 雾霾 暗象元算法

Spatial and temporal distribution of haze pollution in jiangsu province based on MODIS

Abstract

In recent years, the frequent occurrence of haze weather has greatly reduced the atmospheric visibility and threatened traffic safety, and its impact and harm to traffic and the disaster caused by it have reached an unprecedented degree. At the same time, the toxic substances contained in haze seriously damage the health of the masses, and have a bad impact on production and living and the ecological environment. As the research on November 26, 2018 in jiangsu province most regional haze pollution serious problem, this article is based on November 19 to 30, 2018, the continuity of the jiangsu region MOD04_l2 haze weather process data and MOD021KM data, based on dark pixel algorithm and the surface reflectivity to inverse aerosol optical thickness, makes up for the dark pixel algorithm applied to urban vegetation withering stage high reflectivity and winter region. Then, 6S radiation transmission model was used to create the look-up table of AOD, and the severity of haze concentration was divided according to the aerosol optical thickness, so as to better analyze the trend of haze pollution. Finally, AOD inversion results were verified and precision evaluated with PM2.5 ground monitoring station data in jiangsu province, and the evolution of haze in time series were analyzed, so as to deeply understand the formation and maintenance mechanism of haze and provide scientific basis for effective pollution prevention and reasonable economic development.

Key Words: Aerosol Optical Thickness; MOD04_L2; Haze; Dark Pixel Algorith

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.1.1雾霾、PM2.5、气溶胶的定义和联系 1

1.1.2雾霾危害 2

1.2 国内外研究现状 3

1.2.1卫星遥感探测气溶胶发展进程 3

1.2.2目前已有的反演AOD算法 6

1.2.3存在的问题 7

1.3研究目标及意义 7

第二章 MODIS数据与研究区域概述 8

2.1研究区域 8

2.2 MODIS数据 8

2.2.1 MODIS数据产品介绍 8

2.2.2 MOD04气溶胶产品 12

2.2.3 获取MODIS数据的方法 14

2.3.4 MODIS产品处理流程 15

第三章 气溶胶反演模型 17

3.1 AOD反演原理 17

3.1.1地表反射率 17

3.1.2 6S大气辐射传输模型 18

3.2环境搭建 18

3.3技术路线 19

第四章 气溶胶反演过程及成果 21

4.1获取数据 21

4.2预处理数据 26

4.3处理方法 28

4.3.1建立查找表 28

4.3.2云检测 30

4.4成果验证及分析 31

第五章 结论与展望 34

5.1主要内容与结论 34

5.2展望 35

参考文献 36

致 谢 38

第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1雾霾、PM2.5、气溶胶的定义和联系

雾霾形成有三个要素：一是会产生扬尘的物理基源例如松散干燥的土壤；某些地区供暖的脱硫设施所排放的大量水蒸气与烟尘混合物。二是运动差形成扬尘。例如，道路上车辆接连通过时轮胎不断卷起的扬尘。三是在一定空间范围内扬尘基源和运动差过程共同作用，大量的污染颗粒物便会随着空气气流到达人口密集区，由于空间的局限导致污染颗粒难以扩散，最终与水分子结合集聚，在大气层形成霾。

其中，雾霾产生的主要原因是空气中细颗粒物(PM2.5)浓度高。在人口密集区的经济、社会活动一定会产生高浓度的PM 2.5，当大气无法清洁如此大量的污染物时，PM2.5浓度会不断累积，在静稳天气等影响下将产生大范围的雾霾。

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