大气分析取得突破卫星提供高空间分辨率臭氧剖面

卫星观测的突破使科学家能够获得高空间分辨率的臭氧剖面,增强我们对臭氧分布及其对大气影响的了解。这项研究由中国科学技术大学刘成和赵飞领导的研究小组进行,利用了中国第一颗紫外-可见光卫星高分五号卫星上环境微量气体监测仪(EMI)的数据。高光谱仪。

臭氧在大气中起着至关重要的作用,了解其垂直分布是理解其水平和垂直传输及其物理和化学性质的关键。卫星观测已成为获取高分辨率臭氧剖面的最有效方法之一。然而,由于无法获得测量误差和低信噪比,使用 EMI 仪器检索准确的臭氧剖面面临着独特的挑战。

该团队开发了一种专门针对 EMI 仪器特性定制的算法,使他们能够检索与地面臭氧探空仪测量结果非常吻合的臭氧剖面。该算法表现出令人印象深刻的拟合精度,大多数区域的拟合残差小于 0.3%。检索到的臭氧剖面显示五个纬度带的最大平均偏差为 20%。此外,当应用 EMI 平均核时,集成的平流层臭氧柱和对流层臭氧柱与臭氧探空仪数据表现出极好的一致性。

值得注意的是,该研究不仅揭示了下层(0-7.5公里)表面臭氧的季节变化,而且还展示了上层(9.7-16.7公里)的明显趋势。3月份,臭氧峰值出现在海拔9.7-16.7公里处,凸显了臭氧分布的复杂动态。

此外,EMI臭氧剖面结合位涡和相对湿度数据,准确捕捉到了2019年8月11日至15日在中国中部发生的一次重大平流层入侵事件。该事件揭示了加剧地表臭氧污染的下行输送机制,中国国家环境监测中心(CNEMC)观测到的臭氧浓度增加就证明了这一点。

2018年5月9日发射的高分五号卫星在推动这些突破性发现方面发挥了关键作用。该卫星配备了 EMI 仪器,为监测环境微量气体提供了宝贵的数据,并配备了定向偏振相机 (DPC) 和温室气体监测仪器 (GMI)。

该研究利用了一种创新的检索算法(称为 OEM),以前用于 TROPOMI 臭氧剖面检索,成功地从 EMI 仪器观测到的反向散射辐射中检索臭氧剖面。事实证明,这种方法可以改变卫星臭氧剖面测量的游戏规则。

研究人员为了解臭氧分布及其对地球大气的影响开辟了新途径。卫星观测和检索算法的进一步进步无疑将有助于我们对臭氧动态的了解,促进监测和减轻臭氧污染影响的有效策略。

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