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目 录

第一章 绪论 5

1.1 研究背景及研究目的 5

1.2 国内外研究现状 6

1.3 本文研究思路 7

第二章 研究区域与研究数据 8

2.1 研究区域概况 8

2.2 研究数据 8

2.2.1 葵花8号气溶胶光学厚度产品 8

2.2.2 MODIS气溶胶光学厚度产品 9

2.2.3 能见度值等实测数据 10

第三章 研究方法 10

3.1 基础物理量 10

3.2 能见度与气溶胶光学厚度的关系推导 11

第四章 分析与结果 12

4.1 数据预处理 12

4.2 分析 13

4.2.1 文件读取以及AOD值提取 13

4.2.2 实际能见度与气溶胶光学厚度分布分析 14

4.2.3 气溶胶标高估算 19

4.2.4 能见度反演结果 20

第五章 总结与讨论 21

5.1 总结 21

5.2 讨论 21

参考文献 22

致谢 24

南信大站点能见度与AOD关系研究

许张柳

,China

Abstract:As the trend of air quality deteriorating growing more and more severe and hazy days happening frequently,the problem of visibility starts attracting people’s attention.Based on aerosol optical depth(AOD) information from satellite radiation transfer data ,this essay mainly analyzes the distribution of aerosol optical depth and ground visibility,and the relationship between them.By learning existed method of retrieving visibility,it is possible to retrieve visibility through AOD data and then study visibility from an indirect aspect.It has been found out that the visibility was higher during summer and autumn and lower in winter and spring at the site of NUIST in 2016,which accords with the already known regularity.According to initial analysis,aerosol optical depth varies with the seasons.A small size of samples may be a reason causing the result to come out bad.Also,abnormal high wind speed during some periods is considered to be another main reason.The study of visibility’s future has been talked about in the last episode of this essay.

Key Words:Aerosol Optical Depth(AOD);Retrieval of visibility;Radiation transfer;Correlation analysis

第一章 绪论

1.1 研究背景及研究目的

在实验中经常会碰到透过大气观察目标物能否看得清晰以及到底距离多远还能把目标物从背景上分辨出来的问题，随之而来的就是能见度(Visibility)这个物理量。大气能见度是反映大气透明度的一个指标，其大小直接反映了大气的干洁程度^[1]，从数值上说就是能从背景上把目标物分辨出来的最大距离，而能见度问题纯粹是由大气中的颗粒物对光的散射所造成的^[2]。

在研究能见度之前，首先要明确的是和能见度关系密切的物理量以及能见度的影响因子。这里就必须提到光学厚度这一概念，它表示的是在辐射传输方向上，单位截面上所有物质对辐射吸收和散射产生的总削弱。辐射在通过大气传输的过程中必然会因为受到各种粒子的阻挡而不可避免地在传播方向上发生强度衰减，而气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)就是一个反映大气中的气溶胶颗粒对辐射削弱作用的物理量，其定义为，在光学厚度的基础上，仅由大气中的气溶胶颗粒物对太阳辐射产生的削弱。

气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系，雾、烟、霾、轻雾（霭）、微尘和烟雾等，都是天然或人为原因造成的大气气溶胶^[3]。原本主要产生自自然现象，但是随着社会的发展和人口的快速增加，人类活动产生的气溶胶所占比例越来越大，对人类的影响已经达到了不容忽视的程度。气溶胶不仅能通过散射和吸收的方式削弱太阳辐射，并将少量辐射散射回宇宙空间，减少了入射到地面上的能量，降低低层大气的温度，另一方面气溶胶层又能吸收太阳辐射的能量使其自身得到增温，并通过大气运动传输热量，又提高了大气的温度^[2]。烟尘颗粒或盐粒等大粒子对太阳光的散射和吸收会影响大气能见度，使可见距离缩短，一旦含量过高将严重污染大气环境，使天空混浊且以物体为背景呈浅蓝色或以天空为背景呈微黄色，产生霾天气现象，危害人的生命健康。

研究表明，在近地大气层中，气溶胶颗粒物的对辐射的消光占总消光作用的比例远远大于气体分子，并且在可见光波段内，气体分子的吸收作用可以忽略，诚然，影响大气能见度的最主要因素仍然是水汽，然而作为大气特性的重要指标，大气中的气溶胶颗粒物的消光作用才是能见度下降的主要贡献者^[3-5]。

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