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基于卫星平台的全球大气一氧化碳柱浓度反演方法及结果分析

刘诚 白文广 张鹏 孙友文 司福祺

基于卫星平台的全球大气一氧化碳柱浓度反演方法及结果分析

刘诚, 白文广, 张鹏, 孙友文, 司福祺
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  • 温室效应是全球气候变化的主要原因之一, 除温室气体外, 有毒气体一氧化碳(CO)作为一种非直接温室气体加剧了这种变化. 由于地基观测台站数量有限, 而大气化学模型的模拟又很大程度上依赖于模型假定, 因此, 卫星观测成为实时获取大气CO浓度分布信息的有效途径. Sciamachy是第一台搭载在卫星上, 利用观测到的近红外波段太阳反射光谱反演大气一氧化碳的仪器. 由于在近红外波段, 大气散射效应可以忽略, 所以Sciamachy观测数据能够很好地反演与人类活动息息相关的大气底层一氧化碳的时空变化信息. 本文基于迭代最大后验概率算法, 对Sciamachy的观测数据进行反演分析, 同时应用云效应校正与仪器本身问题校正方法, 得到了全球一氧化碳柱浓度时空分布结果; 通过与Atsr全球火点数据的比较, 分析了全球CO排放源的种类与时空分布; 最后选取中国地区CO柱浓度分布图, 并结合人口密度与煤田/煤矿分布, 对其排放源进行了初步推断.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 41105011) 资助的课题.
    [1]

    Shine K P, Derwent R G, Wuebbles D J, Morcrette J J 1990 The IPCC Scientific Assessnebt (Cambridge, UK: Cambridge University Press), pp41-68

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    Burrows J P, Holzle E, Goede A P H, Visser H, Fricke W 1995 Acta Astronaut 35 445

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    Buchwitz M, Beek R, Noel S, Burrows J P, Bovensmann H, Bremer H, Bergamaschi P, Korner S, Heimann M 2005 Atmos. Chem. Phys. 5 3313

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    Gloudemans A M S, Krol M C, Meirink J F, Laat A T J, Werf G R, Schrijver H, Broek M M P, Aben I 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L16807

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    Krijger J M, Van W M, Aben I, Frey R 2007 Atmos. Chem. Phys. 7 2881

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    Frankenberg C, Platt U, Wagner T 2005 Atmos. Chem. Phys. 5 9

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    Liu C, Beirle S, Butler T, Liu J, Hoor P, Joeckel P, Penning M D V, Pozzer A, Frankenberg C, Lawrence M G, Lelieveld J, Platt U, Wagner T 2011 Atmos. Chem. Phys. 11 6083

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    Perliski L M, Solomon S 1993 J. Geophys. Res. Atmos. 98 10363

    [16]

    Wagner T, Burrows J P, Deutschmann T, Dix B, Friedeburg C, Frieβ U, Hendrick F, Heue K P, Irie H, Iwabuchi H, Kanaya Y, Keller J, McLinden C A, Oetjen H, Palazzi E, Petritoli A, Platt U, Postylyakovo O, Pukite J, Richter A, van Roozendael M, Rozanov A, Rozanov V, Sinreich R, Sanghavi S, Wittrock F 2007 Atmos. Chem. Phys. 7 1809

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    Wang P, Stammes P, Van D A R, Pinardi G, Van R M 2008 Atmos. Chem. Phys. 8 6565

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    Liu C 2010 Ph. D Dissertation (Heidelberg: University of Heidelberg)

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    Eskes H J, Boersma K F 2003 Atmos. Chem. Phys. 3 1285

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    Dils B, De Maziere M, Muller J F, Blumenstock T, Buchwitz M, de Beek R, Demoulin P, Duchatelet P, Fast H, Frankenberg C, Gloudemans A, Griffith D, Jones N, Kerzenmacher T, Kramer I, Mahieu E, Mellqvist J, Mittermeier R L, Notholt J, Rinsland C P, Schrijver H, Smale D, Strandberg A, Straume A G, Stremme W, Strong K, Sussmann R, Taylor J, van den Broek M, Velazco V, Wagner T, Warneke T, Wiacek A, Wood S 2006 Atmos. Chem. Phys. 6 1953

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    Sun Y W, Liu W Q, Wang S M, Huang S H, Zeng Y, Xie P H, Chen J, Wang Y P, Si F Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 140704 (in Chinese) [孙友文, 刘文清, 汪世美, 黄书华, 曾议, 谢品华, 陈军, 王亚萍, 司福祺 2012 物理学报 61 140704]

    [27]

    Zhang S N, Luo Z Y, Shen W D, Liu X, Zhang Y G 2011 Acta Phys. Sin. 60 14221 (in Chinese) [张淑娜, 罗震岳, 沈伟东, 刘旭, 章岳光 2011 物理学报 60 14221]

  • [1]

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    [2]

    Fuglestvedt J S, Isaksen I S A, Wang W C 1996 Climatic Change 34 405 (Heidelberg Allemagne: Springer)

    [3]

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    [7]

    Burrows J P, Holzle E, Goede A P H, Visser H, Fricke W 1995 Acta Astronaut 35 445

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    Buchwitz M, Beek R, Bramstedt K, Noel S, Bovensmann H, Burrows J P 2004 Atmos. Chem. Phys. 4 1945

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    Sun Y W, Liu W Q, Wang S M, Huang S H, Zeng Y, Xie P H, Chen J, Wang Y P, Si F Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 140704 (in Chinese) [孙友文, 刘文清, 汪世美, 黄书华, 曾议, 谢品华, 陈军, 王亚萍, 司福祺 2012 物理学报 61 140704]

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    Zhang S N, Luo Z Y, Shen W D, Liu X, Zhang Y G 2011 Acta Phys. Sin. 60 14221 (in Chinese) [张淑娜, 罗震岳, 沈伟东, 刘旭, 章岳光 2011 物理学报 60 14221]

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-06
  • 修回日期:  2012-09-06
  • 刊出日期:  2013-02-05

基于卫星平台的全球大气一氧化碳柱浓度反演方法及结果分析

  • 1. 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081;
  • 2. 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 合肥 230031
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 41105011) 资助的课题.

摘要: 温室效应是全球气候变化的主要原因之一, 除温室气体外, 有毒气体一氧化碳(CO)作为一种非直接温室气体加剧了这种变化. 由于地基观测台站数量有限, 而大气化学模型的模拟又很大程度上依赖于模型假定, 因此, 卫星观测成为实时获取大气CO浓度分布信息的有效途径. Sciamachy是第一台搭载在卫星上, 利用观测到的近红外波段太阳反射光谱反演大气一氧化碳的仪器. 由于在近红外波段, 大气散射效应可以忽略, 所以Sciamachy观测数据能够很好地反演与人类活动息息相关的大气底层一氧化碳的时空变化信息. 本文基于迭代最大后验概率算法, 对Sciamachy的观测数据进行反演分析, 同时应用云效应校正与仪器本身问题校正方法, 得到了全球一氧化碳柱浓度时空分布结果; 通过与Atsr全球火点数据的比较, 分析了全球CO排放源的种类与时空分布; 最后选取中国地区CO柱浓度分布图, 并结合人口密度与煤田/煤矿分布, 对其排放源进行了初步推断.

English Abstract

参考文献 (27)

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