大氣污染控制--MODISAOD數(shù)據(jù)預(yù)測PM2.5濃度

1、MODIS AOD 數(shù)據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)預(yù)測PM2.5濃度濃度代會會代會會12721895大氣污染控制大氣污染控制目目 錄錄1、MODIS AOD 技術(shù)簡介2、MODIS AOD 在PM2.5的監(jiān)測中的應(yīng)用實(shí)例3、小結(jié)與展望4、參考文獻(xiàn)MODIS AOD 技術(shù)技術(shù) Terra衛(wèi)星和Aqua衛(wèi)星是兩顆極軌衛(wèi)星，每天同一時(shí)間兩次飛越地球表面的某一點(diǎn)。中分辨率成像光譜儀(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS)裝載其上，具有高空間分辨率，提供全球氣溶膠光學(xué)特性探測資料。 利用MODIS測得大氣氣溶膠厚度(aerosol optical dept

2、h，AOD)，進(jìn)而預(yù)測PM2.5濃度值。 MODIS AOD 技術(shù)技術(shù)圖1 Term衛(wèi)星外形(來自NASA)圖2 Aqua衛(wèi)星外形(來自NASA)MODIS AOD 技術(shù)原理技術(shù)原理 假設(shè)地球表面為均勻朗伯表面，大氣在豎直方向上均勻分布，不考慮氣體吸收，那么氣溶膠總的消光系數(shù)AOD與地面消光系數(shù)成線性關(guān)系，而地面消光系數(shù)與地面污染物，特別是顆粒物成一定關(guān)系，所以可得到AOD與顆粒物濃度的一定關(guān)系。 MODIS測得AOD值，經(jīng)校正后得到預(yù)測的PM2.5濃度值。MODIS AOD 技術(shù)預(yù)測技術(shù)預(yù)測PM2.5濃度缺陷濃度缺陷 由于大氣在垂直方向上并非均勻分布、云層、冰雪、氣溶膠膠粒的性質(zhì)、空氣相對濕

3、度、PM2.5的日平均變化等原因，AOD值與PM2.5實(shí)際上并沒有良好的線性關(guān)系，所以本實(shí)驗(yàn)探討對AOD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正的一種方法，使得對PM2.5的預(yù)測更精確。應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例實(shí)地監(jiān)測的PM2.5數(shù)據(jù)采樣時(shí)間：2003年1月112月31監(jiān)測地點(diǎn)：馬薩諸塞州(MA)、康乃狄克州(CT)、羅德島(RI)，共26個(gè)美國環(huán)境保護(hù)署監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測方法：重量法，24小時(shí)平均濃度應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例預(yù)測PM2.5的獲得MODIS每隔一到兩天向地面輸送AOD數(shù)據(jù)，根據(jù)一定公式校正計(jì)算得到PM2.5數(shù)據(jù)，與實(shí)測PM2.5作對比，比較該計(jì)算法是否可行。其中實(shí)測與預(yù)測PM2.5是在同地點(diǎn)的同一時(shí)刻。應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例每小格10

4、*10km共387格每格測得平均AOD厚度，預(yù)測該地區(qū)平均PM2.5濃度圖4 MODIS AOD測量點(diǎn)分布結(jié)果分析結(jié)果分析PM2.5實(shí)測值實(shí)測值緯度緯度經(jīng)度經(jīng)度樣品數(shù)樣品數(shù) 均值均值位于州際公路旁結(jié)果分析結(jié)果分析- PM2.5預(yù)測值與預(yù)測值與實(shí)測實(shí)測值的比較值的比較圖5 PM2.5預(yù)測值與實(shí)測值的關(guān)系2Y=0.96x+0.44R =0.97結(jié)果分析結(jié)果分析- PM2.5預(yù)測值與預(yù)測值與實(shí)測實(shí)測值的比較值的比較結(jié)果分析結(jié)果分析與傳統(tǒng)法的比較與傳統(tǒng)法的比較結(jié)果分析結(jié)果分析與傳統(tǒng)法的比較與傳統(tǒng)法的比較圖6 PM2.5預(yù)測值與實(shí)測值的關(guān)系2Y=0.64x+4.45R =0.622Y=0.55x+6.1

5、2R =0.26圖7 PM2.5濃度分布圖小結(jié)與展望小結(jié)與展望1、遙感技術(shù)在全球大氣污染監(jiān)測與控制中發(fā)揮重大作用；2、MODIS AOD預(yù)測PM2.5濃度有很大的潛力，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)重量法對PM2.5進(jìn)行全球性實(shí)時(shí)監(jiān)測，但目前只能作為傳統(tǒng)法的驗(yàn)證補(bǔ)充；3、MODIS AOD預(yù)測PM2.5濃度還有很多不足之處，在未來的研究工作中需要注重此方面的研究。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 H.J.Lee, Y.Liu, B.A.Coull, J.Schwartz, P.Koutrakis.A novel calibration approach of MODIS AOD data to predict PM2.5 c

6、oncentrationJ. Atmospheric Chemistry and Physics.2011:7991-8002.2 Hai Zhang, Raymond M.Hoff, Jill A.Engel-Cox.The Relation between Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Aerosol Optical Depth and PM2.5 over the United States: A Geographical Comparison by U.S. Environmental Protection Agency RegionsJ. Journal of the Air & Waste Management Association.2009,12:1358-1369.3鄭卓云,陳良富,鄭君瑜等.高分辨率氣溶