亞洲地區(qū)OMI和SCIAMACHY臭氧柱總量觀測結(jié)果比較

肖鐘湧,江 洪,2*(.南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所,江蘇 南京 20093；2.浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 杭州 3300)

亞洲地區(qū)OMI和SCIAMACHY臭氧柱總量觀測結(jié)果比較

肖鐘湧1,江 洪1,2*(1.南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所,江蘇 南京 210093；2.浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 杭州 311300)

利用臭氧觀測儀(OMI)和掃描成像大氣吸收光譜儀(SCIAMACHY)傳感器反演的臭氧總量數(shù)據(jù),結(jié)合從世界臭氧與紫外線輻射數(shù)據(jù)中心(WODUC)獲取的地面觀測臭氧總量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)比 2種不同衛(wèi)星遙感反演的臭氧總量產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn),并分析亞洲地區(qū)臭氧總量的時(shí)空特征.結(jié)果表明,OMI反演的結(jié)果比SCIAMACHY的結(jié)果更好,而且具有更高的時(shí)間和空間分辨率.臭氧總量存在明顯的季節(jié)變化,在低緯度地區(qū)最大值出現(xiàn)在4或5月,最小值在11或12月,而在高緯度地區(qū)則分別出現(xiàn)在2月或3月和8月或9月.臭氧總量緯度地帶性分布明顯,并隨著緯度增加而逐漸上升,在10°N～30°N之間,臭氧總量增長平緩,在30°N～50°N之間,臭氧總量快速增大.在青藏高原地區(qū)出現(xiàn)臭氧低值區(qū),并在青藏高原東面的橫斷山脈向低緯度延伸,隔斷了臭氧總量的緯度地帶性分布.臭氧總量變化在不同緯度呈現(xiàn)不同的模式,距平值隨緯度的增大波動(dòng)隨之增大.緯度最低的站點(diǎn)(216)臭氧總量距平值變化最小,最大只有30 DU;而緯度最高的站點(diǎn)(326)臭氧總量距平值變化可達(dá)180 DU以上.

臭氧總量；亞洲地區(qū)；衛(wèi)星遙感；臭氧觀測儀；掃描成像大氣吸收光譜儀

臭氧是大氣中的重要微量成分之一,平流層臭氧能吸收太陽紫外輻射,起到保護(hù)地球生物圈的作用;同時(shí)在9.6μm處有一個(gè)很強(qiáng)的吸收帶,成為平流層的主要熱源.臭氧含量的變化會(huì)改變大氣輻射平衡,在全球氣候變化中扮演著重要角色 .

近幾十年的觀測研究表明,由于人類活動(dòng)的影響,在平流層臭氧減小的同時(shí),對(duì)流層臭氧卻有持續(xù)增加的趨勢[2-6].大氣臭氧層的變化將給人類本身的生存環(huán)境帶來嚴(yán)重的威脅.目前,已經(jīng)進(jìn)行了大量有關(guān)臭氧的科學(xué)研究,特別對(duì)南極洲臭氧空洞和青藏高原臭氧低谷的研究[7-11].世界氣象組織(WMO)已經(jīng)建立了全球臭氧地面觀測網(wǎng),這些地面數(shù)據(jù)為衛(wèi)星反演提供驗(yàn)證[12].利用地基觀測比較準(zhǔn)確,但是地面觀測存在著局限性,只能在局部點(diǎn)上進(jìn)行觀測,不能獲取臭氧的空間分布特征,特別是全球臭氧.

隨著空間遙感技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星遙感已經(jīng)可以提供全球臭氧監(jiān)測.20世紀(jì)70年代初,美國戈達(dá)空間飛行中心研制成功太陽后向散射紫外譜儀(Backscatter Ultraviolet instrument, BUV),搭載Nimbus-4衛(wèi)星進(jìn)行觀測,首次利用太陽后向散射測量反演大氣臭氧垂直分布的極軌衛(wèi)星儀器,并獲得了星下點(diǎn)的大氣臭氧總量,但是數(shù)據(jù)較少[13].1978年發(fā)射的Nimbus-7衛(wèi)星上搭載的太陽后同散射紫外光譜儀/臭氧總量繪圖譜儀(Solar Backscatter Ultraviolet and Total Ozone Mapping Spectrometer, SBUV/TOMS)實(shí)現(xiàn)了太陽紫外輻射和星下點(diǎn)的大氣臭氧垂直分布以及臭氧總量全球分布的同時(shí)測量.后來分別有 Meteor-3和Earth Probe衛(wèi)星上裝載的臭氧探測儀器TOMS.TOMS由于其特有的優(yōu)勢,逐漸成為臭氧探測的主要方式,在研究南極臭氧空洞、對(duì)流層、平流層和全球臭氧分布等重大科學(xué)問題上發(fā)揮了重要的作用[1,14].新一代的遙感傳感器主要有掃描成像大氣吸收光譜儀(SCIAMACHY)、臭氧觀測儀(OMI)等,可以監(jiān)測全球臭氧的變化特征,為臭氧研究提供了更加精確的數(shù)據(jù)源[15-17].

多源傳感器提供了多樣化的數(shù)據(jù),不同的傳感器設(shè)計(jì)獲得數(shù)據(jù)的方法和反演算法也各不相同.所以對(duì)于區(qū)域應(yīng)用研究需要根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)源的優(yōu)缺點(diǎn)來利用數(shù)據(jù).本研究利用 OMI和SCIAMACHY傳感器反演的2005～2009年臭氧總量數(shù)據(jù),以亞洲地區(qū)為例,比較2個(gè)傳感器資料的優(yōu)異.分析了該地區(qū)臭氧總量的時(shí)空特征,為進(jìn)一步運(yùn)用提供支持.

1 數(shù)據(jù)和研究區(qū)

1.1 遙感數(shù)據(jù)

本研究利用的臭氧總量數(shù)據(jù)來源于OMI和SCIAMACHY.它們分別裝載在 Aura和ENVISAT衛(wèi)星上.

Aura衛(wèi)星于2004年7月15日發(fā)射升空,是一顆太陽同步軌道的近極軌衛(wèi)星,軌道高度約705km,過境時(shí)間一般在當(dāng)?shù)貢r(shí) 13:40～13:50.OMI傳感器通過觀測地球大氣和表面的后向散射輻射來獲取信息.傳感器波長范圍為 270～500nm,波譜分辨率為 0.5nm.利用臭氧在波段331.2和317.5nm的強(qiáng)吸收特性進(jìn)行臭氧總量反演.星下點(diǎn)空間分辨率達(dá)到 13 km×24km,邊緣分辨率降低很多,為 40km×160km,傳感器視場角為114°,掃描寬度為 2600km,覆蓋全球只用 1d.OMI提供有 3種臭氧的數(shù)據(jù):臭氧垂直柱濃度總量、對(duì)流層臭氧柱濃度和臭氧垂直廓線.臭氧垂直柱濃度也就是臭氧總量.本文利用Level 2條帶數(shù)據(jù)名稱為OMTO3.它利用TOMS V8算法進(jìn)行臭氧總量反演[18].數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為 HDF-EOS 5,相對(duì)誤差小于 2%.每個(gè)文件大小為 48Mb左右.詳細(xì)的數(shù)據(jù)格式信息可參考“OMTO3_FileSpec_V003”文檔(http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/Aura/data-holdings/OMI/documents/v003/OMTO3_File Spec_V003.doc),數(shù)據(jù)信息可參考 OMI大氣產(chǎn)品文檔(http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/AIRS/ozone/documentation/docs/omi-spie-2003.doc).

SCIAMACHY是搭載在歐空局2002年3月1日發(fā)射的ENVISAT-1太陽同步極軌衛(wèi)星上.軌道平均高度 799.8km.傾角 98.55°,軌道周期100.59mm,過境時(shí)間為地方時(shí) 10:00.每天圍繞地球約14圈.傳感器波長范圍為240～2380nm,每6d對(duì)全球掃描 1次.軌道重復(fù)周期為35d.主要科學(xué)目的是確定在大氣中的各種成分,如微量氣體、氣溶膠和云的分布情況.SCIAMACHY是利用DOAS算法反演臭氧總量[19],數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為HDF-4,數(shù)據(jù)的分辨率為 30km×60km,相對(duì)誤差大約為 2%.詳細(xì)信息可參考“ENVISAT-1 Products Specifications”文檔(http://earth.esa.int/pub/ESA_DOC/).為了方便數(shù)據(jù)處理和分析,利用反距離權(quán)重(inverse distance weighted,IDW)插值法對(duì)OMI和SCIAMACHY數(shù)據(jù)進(jìn)行插值,生成0.25°×0.25°空間分辨率的數(shù)據(jù)集.

1.2 地面數(shù)據(jù)

世界臭氧與紫外線輻射數(shù)據(jù)中心 WOUDC)是世界氣象組織(WMO)全球大氣觀測計(jì)劃下屬的 5個(gè)世界數(shù)據(jù)中心之一.本研究地面觀測的臭氧總量從世界臭氧和紫外輻射中心獲取,有亞洲地區(qū) 8個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù),用以檢驗(yàn)遙感反演數(shù)據(jù)的可靠性,站點(diǎn)的信息如下圖1和表1所示.詳細(xì)資料可訪問 WOUDC的網(wǎng)站(http://www.mscsmc.ec.gc.ca/woudc).

圖1 臭氧總量地面觀測站點(diǎn)的分布Fig.1 The distribution of ground-based monitoring stations of total ozone

表1 臭氧總量地面觀測站點(diǎn)的信息Table 1 The information of ground-based monitoring stations of total ozone

2 比較驗(yàn)證

2.1 每天臭氧總量的比較

獲取臭氧總量比較的驗(yàn)證值,在時(shí)間上,地面觀測值為日平均,衛(wèi)星觀測值為過境時(shí)瞬時(shí)值;在空間上,地面觀測值與相對(duì)應(yīng)衛(wèi)星反演的一個(gè)像元值(0.25°×0.25°)進(jìn)行比較.圖2為地面觀測站點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)OMI臭氧總量的線性回歸分析,回歸系數(shù)如表 2所示.線性回歸的相關(guān)系數(shù)較高,在0.82～0.99之間.斜率和截距分別在 0.62～1.02和-7.28～104.04之間.截距的變化范圍較大.精度最低站點(diǎn)為325號(hào)站點(diǎn),相關(guān)系數(shù)最小,為0.82,斜率和截距分別為0.62和104.04.根據(jù)全部站點(diǎn)數(shù)據(jù)的回歸分析,斜率和截距分別為0.98和4.25,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.98.結(jié)果比單一站點(diǎn)的分析結(jié)果更好,多點(diǎn)的分析減小數(shù)據(jù)的不確定性.回歸分析的結(jié)果表明了OMI反演的臭氧總量值普遍低于地面觀測值.

圖 3為地面觀測站點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)的SCIAMACHY臭氧總量的回歸分析,回歸系數(shù)如表2所示.相關(guān)系數(shù)和OMI的結(jié)果相似,但斜率和截距相差較大,特別是 325號(hào)站點(diǎn).截距達(dá)131.89,相關(guān)系數(shù)為0.75.根據(jù)全部站點(diǎn)數(shù)據(jù)的回歸分析,斜率和截距分別為 0.95和 12.3,相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.97.回歸分析結(jié)果表明 SCIAMACHY反演的臭氧總量值普遍低于地面地面觀測值,這與 OMI的結(jié)果相似.多點(diǎn)的綜合分析結(jié)果與OMI相似,減小了不確定性,也說明各個(gè)站點(diǎn)由于受到所在地理?xiàng)l件的影響,遙感反演結(jié)果差異較大.由于進(jìn)行比較驗(yàn)證的地面觀測值和衛(wèi)星反演值在時(shí)間和空間上不是完成匹配的,大氣中臭氧總量時(shí)間變化和空間分布是不均一的,因此,地面觀測和衛(wèi)星反演存在一定的誤差;衛(wèi)星過境時(shí)間不一樣,OMI和SCIAMACHY反演結(jié)果也就存在一定的差異.從回歸分析結(jié)果來看,OMI反演結(jié)果優(yōu)于SCIAMACHY,而且OMI具有更高的空間分辨率和時(shí)間分辨率,對(duì)于較小區(qū)域的臭氧研究更有價(jià)值.

2.2 月平均臭氧總量的比較

圖4為與地面觀測8個(gè)站點(diǎn)相對(duì)應(yīng)遙感反演(OMI、SCIAMACHY)月平均臭氧總量相對(duì)偏差的變化.相對(duì)偏差是指遙感反演值減去地面觀測值與地面觀測值的比值.圖中有些站點(diǎn)某些月數(shù)據(jù)缺失,主要是地面觀測站點(diǎn)觀測儀器出現(xiàn)問題不能獲取數(shù)據(jù).

OMI與WODUC的相對(duì)偏差較小,這個(gè)結(jié)果與 Fioletov 等[12]在北半球 25°N～60°N 的研究相似,OMI的相對(duì)偏差在-0.05～0.05 之間.但是,有少數(shù)月份的相對(duì)偏差達(dá)到-0.1,如站點(diǎn) 325,從 2005年 1月開始,相對(duì)偏差較小,為 0.05,到 2007年 4月,相對(duì)偏差較大,為-0.12.這個(gè)變化模式與SCIAMACHY的結(jié)果相似.SCIAMACHY與WODUC的相對(duì)偏差較大,特別是緯度較高的站點(diǎn),主要集中在-0.1～0.1之間.緯度較低的 3個(gè)站點(diǎn)(216、209、190)的相對(duì)偏差較小,主要集中在-0.05～0.05之間.而且SCIAMACHY的相對(duì)偏差比較離散,波動(dòng)較大.說明 SCIAMACHY 反演的臭氧總量不確定性更大,在高緯度地區(qū)更為明顯,與 OMI相比,相對(duì)偏差的變化相似性較差.OMI/WODUC和SCIAMACHY/WODUC的相對(duì)偏差呈現(xiàn)季節(jié)性變化,但是規(guī)律性較差.綜上所 述,OMI反演的臭氧總量精度更高.

圖3 SCIAMACHY和WODUC臭氧總量的線性回歸分析Fig.3 Linear regression analysis of total ozone from SCIAMACHY and WODUC

表2 線性回歸系數(shù)Table 2 Coefficients of linear regression

圖4 地面觀測(WODUC)和OMI、SCIAMACHY(SCI)月平均臭氧總量的相對(duì)偏差Fig.4 Relative difference of monthly mean total ozone from ground based obversation (WODUC) and OMI,SCIAMACHY (SCI)

圖5 OMI臭氧總量距平值的變化Fig.5 Variation of total ozone difference with mean value from OMI

3 臭氧總量的變化特征

3.1 不同站點(diǎn)的變化特征

利用與地面8個(gè)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)精度較高的OMI遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行臭氧總量變化特征分析.由于臭氧總量的緯度地帶性明顯,所以根據(jù)位于不同緯度的站點(diǎn)進(jìn)行比較分析,圖5為2005～2009年臭氧總量距平值的變化.圖中站點(diǎn)(216、209、190、325)的地理緯度小于 35°N,站點(diǎn)(332、295、208、326)的地緯度大于35°N.

表3 8個(gè)站點(diǎn)臭氧總量平均值和標(biāo)準(zhǔn)差Table 3 Mean and standard deviation of total ozone from 8 monitoring stations

臭氧總量距平值隨緯度的增大波動(dòng)隨之增大.站點(diǎn)位置小于 35°緯度的臭氧總量距平值變化較小,在-50～50DU之間,而且4個(gè)站點(diǎn)的變化模式相似.站點(diǎn)位置大于 35°緯度的臭氧總量距平值變化較大,在-60～150DU 之間,4個(gè)站點(diǎn)的變化模式相似.緯度最低的站點(diǎn)(216)臭氧總量距平值變化最小,大約只有-30～30DU;緯度最高的站點(diǎn)(326)臭氧總量距平值變化可達(dá)-100～180DU.從表3的標(biāo)準(zhǔn)差分析也反映出臭氧總量隨緯度的增大波動(dòng)隨之增大.從緯度最低的站點(diǎn)(216)的標(biāo)準(zhǔn)差為 15.3DU增加到緯度最高的站點(diǎn)(326)的標(biāo)準(zhǔn)差為 54.7DU.臭氧總量距平值的變化存在明顯的季節(jié)性,秋季和冬季的臭氧總量低于春季和夏季.在低緯度的站點(diǎn),最大的變化出現(xiàn)在4月或5月,最小值在11月或12月;在高緯度的站點(diǎn),最大和最小的變化則分別出現(xiàn)在2月或3月和8月或9月.主要由于太陽輻射的季節(jié)變化引起的,特別是太陽輻射的紫外波段,它是大氣中產(chǎn)生臭氧光解作用的關(guān)鍵因素[20].在高緯度,太陽輻射的季節(jié)變化較大.因此,由O2光解產(chǎn)生O3的變化也較大.

3.2 臭氧總量空間分布

圖6為2005～2009年平均臭氧總量的空間分布,從圖 6中可以看出臭氧總量的分布呈現(xiàn)明顯的緯度地帶性,低緯度臭氧總量較低,高緯度臭氧總量較高.臭氧總量緯度地帶性分布的原因主要是太陽輻射和大氣環(huán)流引起的[1].臭氧總量從低緯度向高緯度變化量逐漸增大.赤道地區(qū)和中緯度地區(qū)差值可達(dá)200DU以上.

圖6 OMI和SCIAMACHY(SCI)臭氧總量的空間分布Fig.6 Spatial distribution of total ozone derived from OMI and SCIAMACHY (SCI)

在OMI數(shù)據(jù)中,顯示了臭氧總量空間分布在 青藏高原區(qū)出現(xiàn)明顯的低值中心,這與周秀驥等的研究一致,并且臭氧總量低值沿著青藏高原東南的橫斷山脈向低緯度延伸,低臭氧總量主要是由于較高海拔引起的[22].SCIAMACHY的結(jié)果在青藏高原區(qū)和橫斷山脈上空的低值區(qū)不明顯,并且在空間分布上連續(xù)性較差,表明了OMI反演的臭氧總量數(shù)據(jù)更能揭示出空間差異.可能是不同的反演算法和傳感器的設(shè)置引起的,如空間分辨率、感器視場角和掃描寬度.OMI和SCIAMACHY的空間分辨率分別為13km×24km和 30km×60km,OMI覆蓋全球只用 1d,而SCIAMA-CHY需要6d.

圖7是2005～2009年OMI和SCIAMACHY多年平均值的差值,描述 2個(gè)傳感器反演的臭氧總量空間分布的差異.2個(gè)傳感器的差值在-25～25DU 之間,說明 2個(gè)傳感器在不同地區(qū)反演結(jié)果不同,在青藏高原區(qū),OMI的臭氧總量小于 SCIAMACHY,大約在 10～20DU 之間.在其他地區(qū),特別是 40°N、130°E 地區(qū),SCIAMACHY 反演的臭氧總量小于OMI,最大可達(dá)20DU.OMI的空間差異更加明顯,在低值的青藏高原和高值的東北亞地區(qū)能更好的表現(xiàn)出來.因此,OMI可以體現(xiàn)出臭氧總量空間變化上更多的信息.

圖7 OMI和SCIAMACHY(SCI)臭氧總量的差值Fig.7 The difference value of total ozone between OMI and SCIAMACHY (SCI)

圖8 30°N剖線上OMI和SCIAMACHY(SCI)臭氧總量的變化Fig.8 The variation of total ozone over 30°N profile of OMI and SCIAMACHY (SCI)

對(duì) 30°N做剖線,圖 8為 2005～2009年月平均臭氧總量在30°N剖線從70°E～140°E的變化.由于經(jīng)過青藏高原,海撥在 4500m 以上,縮短了臭氧氣柱,減少了臭氧總量,臭氧總量與高程呈反比[22-23],而且高海拔改變了青藏高原區(qū)的熱力和動(dòng)力狀況.因此,在 80°E～100°E 的青藏高原區(qū)出現(xiàn)臭氧低谷,隨著時(shí)間的演變臭氧低谷發(fā)生周期性變化,大約比周圍地區(qū)低了12DU,而在SCIAMACHY數(shù)據(jù)中,沒有體現(xiàn)這種空間特征和周期性變化.在中國四川盆地(105°E、30°N),OMI臭氧總量出現(xiàn)較小的峰值,而SCIAMACHY的數(shù)據(jù)也沒有體現(xiàn)出這個(gè)空間特征.四川盆地臭氧總量較高的原因可能是地形的影響,盆地地形不利于氣流的交換.而且四川盆地濕度較大,這也是影響臭氧總量較高的原因[22,24].較大的相對(duì)濕度有利于對(duì)流層中光化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而產(chǎn)生臭氧[25].

為了更好地分析臭氧總量緯度地帶性的變化,沿著 120°E 做剖線,圖 9 為 2005～2009 年月平均臭氧總量(OMI、SCIAMACHY)在 120°E 從4°N～55°N 的變化.臭氧總量隨著緯度的增大而逐漸上升,而且冬季、春季的緯度地帶性比夏季、秋季明顯,但是增長的速率存在明顯差異.以 30°附近為分界,在低緯度變化量小于中緯度,從4°N～30°N 地區(qū),隨著緯度的增大臭氧總量增長平緩.從 30°N～50°N 地區(qū), 隨著緯度的增大臭氧總量快速增大.2005～2009年多年平均值,對(duì)于OMI數(shù)據(jù),50°N 比 30°N 大了大約 87.1 DU,為23.79%,30°N比4°N大了大約29.9 DU,為10.71%對(duì)于SCIAMACHY數(shù)據(jù), 50°N比30°N大了大約91.0 DU,為 24.56%,30°N 比 4°N 大了大約 28.8 DU,為 10.30%;對(duì)于 OMI和 SCIAMACHY 的平均值,50°N比30°N大了大約89.1DU,為24.17%,30°N比 4°N 大了大約 29.4DU,為 10.51%.

圖9 120°E剖線上OMI和SCIAMACHY(SCI)臭氧總量的變化Fig.9 The variation of total ozone over 120°E profile of OMI and SCIAMACHY (SCI)

4 結(jié)論

4.1 利用OMI和SCIAMACHY傳感器反演的臭氧總量數(shù)據(jù),結(jié)合地面觀測的臭氧總量數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證.回歸分析表明,OMI反演的臭氧總量(斜率和截距分別為0.98和4.25,相關(guān)系數(shù)為0.98)比SCIAMACHY(斜率和截距分別為0.95和12.3,相關(guān)系數(shù)為0.97)反演的更好;相對(duì)偏差的分析也佐證了這個(gè)結(jié)果,而且OMI具有更高的時(shí)間和空間分辨率.2個(gè)傳感器反演的臭氧總量空間差異明顯,差值在-25～25DU 之間.在不同地區(qū)反演結(jié)果不同,在青藏高原區(qū),OMI的臭氧總量小于SCIAMACHY,大約在 10～20DU 之間.在其他地區(qū),特別是 40°N、130°E 地區(qū),SCIAMACHY 反演的臭氧總量小于OMI,最大可達(dá)20DU.

4.2 臭氧總量存在明顯的季節(jié)變化,在低緯度地區(qū)最大值出現(xiàn)在4月或5月,最小值在11月或12月,而在高緯度地區(qū)最大和最小的變化則分別出現(xiàn)在2月或3月和8月或9月.

4.3 臭氧總量緯度地帶性分布明顯,而且呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化,臭氧總量隨著緯度增加而逐漸上升.從 4°N～30°N 臭氧總量增長較平緩,從30°N～50°N 臭氧總量快速增大,分別大約為 29.4和89.1 DU,即大約為10.51%和24.17%.在青藏高原地區(qū)出現(xiàn)臭氧低值區(qū),并在青藏高原東面的橫段山脈向低緯度延伸.

4.4 臭氧總量變化在不同緯度呈現(xiàn)不同的模式隨緯度的增大波動(dòng)隨之增大.緯度最低的站點(diǎn)(216)臭氧總量距平值變化最小,大約只有-30～30 DU,緯度最高的站點(diǎn)(326)臭氧總量距平值變化可達(dá)-100～180DU.

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致謝：本研究數(shù)據(jù)來自美國戈達(dá)地球科學(xué)數(shù)據(jù)和信息服務(wù)中心(GES DISC)、歐空局(ESA)和世界臭氧與紫外線輻射數(shù)據(jù)中心(WOUDC).作者在此表示感謝！

Comparison of total ozone derived from OMI and SCIAMACHY over Asia region.

XIAO Zhong-yong1, JIANG Hong1,2*(1.International Institute for Earth System Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China；2.State Key Laboratory of Subtropical Forest Science and Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration, Zhejiang Agriculture and Forestry University, Hangzhou 311300, China). China Environmental Science, 2011,31(4)：529～539

Using the total ozone products derived from ozone monitoring instrument (OMI) and scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography (SCIAMACHY), and validated by the ground based measured total ozone data from WODUC. The temporal and spatial characteristics of total ozone over Asia region was analyzed based on the remotely sensed datasets. The validation result indicates that there are higher accurate of the OMI retrieved total ozone data than SCIAMACHY’s, and OMI data has higher resolution both temporal and spatial-scales. The seasonal variation of total ozone presents obvious pattern, the largest value appear in April and May, and the smallest value often appear in November and December over lower latitude areas, respectively. But for the higher latitude areas; the largest and smallest appear in February or March and August or September respectively. The total ozone present latitudinal relied on distribution pattern and increasing with latitude raised. From 10oN ～30oN, the increasing rate is less, while from 30 oN～50oN, the increasing rate is boosty. There is a lower value area over Tibetan Plateau and extend to the lower latitude areas along Hengduan Mountains of China. The variation of total ozone distribution pattern also alterative along with different latitudes, the trend is that with the mean total ozone value increase with latitude raised. The variation of total ozone in 216 lower latitude stations are smaller, with alternation for mean value is 30 DU. There are big variation of total ozone value in 326 higher latitude stations, with alternation for mean value is up to 180 DU.

total ozone；eastern Asia；satellite remote sensing；ozone monitoring instrument (OMI)；scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography (SCIAMACHY)

X831

A

1000-6923(2011)04-0529-11

2010-09-09

國家“973”項(xiàng)目(2010CB428503);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(4067113);科技部重大國際合作項(xiàng)目(2008DFA31810);科技部重大基礎(chǔ)性項(xiàng)目(2007FY110300-8)

* 責(zé)任作者, 教授, jianghong_china@hotmail.com

肖鐘湧(1979-),男,廣東汕頭人,南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所博士研究生,主要從事大氣環(huán)境遙感研究.發(fā)表論文 10篇.