亚洲沙尘暴的遥感监测方法研究——以中国-日本合作研究区为例

【作者】 刘志丽； 张国平； 马建文；

【机构】 国家气象中心； 中国科学院遥感应用研究所；

【摘要】 近年来,发生在我国北方的沙尘暴受到国内许多部门的重视,中国科学院、国家气象局、国家环保总局等有关部门都开展了大量研究工作,仅中国科学院就有10多个研究所的科学家参与研究。也开展了国际合作,我国、日本、韩国、美国等国家先后制定了沙尘暴多国合作研究计划。2000年4月～2003年10月中国科学院开展了“亚洲沙尘暴的起沙、传输、沉降机制及其辐射强迫机理的研究”,与此同时,与日本环境厅联合合作启动了“亚洲风送沙尘及其对气候的影响研究与科学实验一阶段Ⅰ”(Aeolian Dust Experiment on Climate Impact-Phase Ⅰ,以下简称ADEC-Ⅰ)。ADEC-Ⅰ项目的目标是研究沙尘暴起沙及远距离传输的全过程,同时通过辐射强迫直接作用评价亚洲沙尘暴对全球气候的影响,使用全球尺度沙尘模型(以下简称GCM)评价沙尘暴期间飘浮在大气中的沙尘量、在大气中的三维分布、沉降到地表的沙尘量以及其直接的辐射强迫的影响。GCM模型由几个子模型组成,分别是:风蚀过程子模型、沙尘向自由大气层、水平对流层垂直输送子模型以及沙尘的扩散、沉降辐射传输子模型等。风蚀过程子模型和从大气边界层(ABL)到自由层的沙尘流量的参数化对于GCM模型是一个重要的阶段,2002年春季项目组组织联合跟踪监测,获取多种地面科学实验数据,如地表温度、地表风速、地表能见度、沙尘气溶胶总悬浮颗粒物质量浓度TSP(Total Suspended Aerosol Particle),可吸入颗粒物浓度PM、沙尘气溶胶物理化学特性等。2002年8月在青岛举行了第5次ADEC-Ⅰ联合工作会议,会议强调了加强遥感卫星同步监测数据与地面观测数据及其他数据进行综合分析与研究的重要性,并启动了运用遥感、地面和其它监测手段相结合的方法对亚洲沙尘暴进行综合监测。在实施综合监测过程中为了提高反演地面温度LST、土壤含水量SM的精度,在已经有的模型中加入了地表覆盖条件;在反演地表反照率Albedo模型中加入了地形条件;对遥感反演的结果和数据以及其与总悬浮颗粒物质量浓度SP/PM的对比进行了综合分析;关于反演地表物理参数的相关内容已经发表(见刘志丽,2003,2004)。本文主要介绍亚洲沙尘暴遥感监测的一些新进展,包括:沙尘暴运移路径的遥感监测;沙尘气溶胶的光学厚度的遥感监测;Lidar数据反演原理与方法。更多还原