①基金项目： 2016嘉兴市科技计划项目（公益类）“基于卫星遥感数据的气溶胶污染与嘉兴居民健康的关联性研究”(项目编          号：2016AY23106)。
通讯作者：戴一枫(1986—)，女，汉族，浙江嘉兴人，博士，讲师，主要从事城市气候数值模拟及遥感数据处理工作，          E-mail：mapledai@163。
DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.06.153
中国地区AERONET站点数据的使用概述①
戴一枫*  张广何  韦旭
(同济大学浙江学院  浙江嘉兴  314051)
摘  要：AERONET气溶胶观测数据对于卫星遥感气溶胶数据的验证和评估有着重要意义。本文梳理了中国地区AERONET站点的分布情况，统计了中国境内具有level2.0的AOD数据的时空分布，介绍了中国主要AERONET站点AOD数据的可获得性以及加密观测的情况。并回顾了近期中国地区AERONET主要站点数据的使用情况以及有代表性的研究结果。统计结果发现中国地区已有研究使用的AERONET二级AOD数据主要集中在SACOL站、北京站、香河站、兴隆站、太湖站等观测时间序列超过3年的AERONET站点。研究领域涉及中国气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式产品的验证和评估、环境和辐射效应的研
究等多个方面。
关键词：气溶胶光学厚度  AOD  AERONET  气溶胶观测数据
中图分类号：P466                    文献标识码：A                文章编号：1674-098X(2018)02(c)-0153-04Abstract：AERONET aerosol observing data is a steady stone for verification of satellite retrieved aerosol data. The article present the status of AERONET sites within China, introduces the availability of AOD level 2.0 data, both sites and time series. Moreover, the article also reviewed the main results of AERONET site AOD data which mainly focused on SACOL，Beijing, Xianghe, Xinglong and Taihu etc. The researches covered AOD characteristic studies, satellite retrieved data verification, model validation etc. Key Words：Aerosol Optical Depth; AOD; AERONET; Observed Data
近年来，人们越来越关心大气污染、雾霾等议题。大气气溶胶的研究随之越来越多。对气溶胶污染物在地面建立观测站、进行全天候连续观测能够直接得到反映污染物的地面浓度以及时间变化的较为准确的信息。全球自动观测网AERONET(Aeronet Robotic Network)是已有气溶胶观测计划中世界范围内参与度最广，已有数据时间序列最长的。中国也有多个机构参与其中建立观测。这些观测数据对于中国气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究等多个方面的研究具有重要意义，已有研究往往就单个站点数据进行分析，因此有必要就中国AERONET站点AOD数据的可获得性、时间覆盖、加密观测等情况做系统性的整理，为后续相关研究提供参考。
1  AERONET数据使用说明
全球自动观测网A E R O N E T (A e r o n e t  R o b o t i c Net work)是由NASA和CN RS 共同建立的气溶胶地基遥
感观测网络，主要设备为法国CIMEL公司生产的CE-318型太阳光度计，仪器提供340，380，440，500，675，870，936，1020，1640(n m)光谱通道。通过各国学术机构、学院、大气、个体科学家等其他伙伴的参与，该网络已有500多个站点，覆盖全球主要区域。全球自动观测网A ERON E T为全球和区域的气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究、与其他数据库的协同，提供了长期的、易获取的气溶胶光学、微观物理学以及辐射特性。AERONET数据的优势体现在观测精度比较高，AOD观测误差可在0.01～0.02的范围内，所以地基观测到的数据可以作为一个真实值对卫星产品的精确度进行校正。
A E R O N E T 的A O D 数据获取网址为：h t t p s ://aeronet.g s fc.n v。从网站上下载的AERON ET的 AOD数据分为三个等级：第一级数据(Level1.0,u n s c r e e ne d)是没有经过云过滤和质量验证的数据，第一点五级数据（L e v e l1.5,c l o u d -s c r e e n e d)是完成了云过滤但是没
表1  中国地区AERONET站点Level2 AOD数据时间覆盖情况
注：统计截止至2018年4月，未统计地区站点。序号站点经纬度
海拔总覆盖d数时间范围1Beijing北京39.977°N，116.381°E 92m 3555d[9.74年]2001.3—2017.52Xianghe香河39.754°N，116.962°E 36m 3268d[8.95年]2001.3—2017.53SACOL兰州大学35.946°N，104.137°E 1966m 1393d[3.816年]2006.4—2012.74QOMS _CAS珠穆朗玛28.365°N，86.948°E 4276m 1336d[3.66年]2010.1—2015.65
Hong_Kong_PolyU 香港理工大学
22.303°N，114.179°E
30m
1262d[3.458年]
2005.1—2017.3
6
Beijing-CAMS 北京-气象局
39.933°N，116.317°E
106m
1192d[3.27年]
2012.8—2017.11
7Xinglong兴隆40.396°N，117.578°E 970m 1160d[3.178年]2006.1—2014.118Taihu太湖31.421°N，120.215°E 20m 1133d[3.104年]2005.1—2016.89
NAM_CO 念青唐古拉山
30.772°N，90.962°E
4740m
765d[2.096年]
2006.1—2016.8
10
Dongsha_Island 东山岛
20.699°N，116.729°E
5m
594d[1.627年]
1998.2—2016.4
11
Hong_Kong_Sheung香港-上水
22.483°N，114.116°E 40.85m
256d[0.701年]
2012.1—2016.3
12Yulin榆林
38.283°N，109.716°E
1080m 230d[0.630年]2001.3—2002.1013
Hong_Kong_Hok _Tsui 香港-鹤咀山
22.209°N，114.258°E 80m
205d[0.562年]
2007.3—2010.6
14Beijing_RADI 北京遥感所
40.005°N，116.379°E 59m 200d[0.548年]2010.1—2011.5
15Muz tagh _Ata 慕士塔格峰
38.408°N，75.038°E 3647m 114d[0.312年]2011.6—2011.1216Shouxian寿县32.558°N，116.781°E 22.7m 102d[0.279年]2008.5—2008.1217
Hangzhou _City 杭州市中心
30.289°N，120.157 °E
30m
94d[0.258年]
2008.4—2009.2
18Hefei合肥
31.90°N,  117.169°E 36m 79d[0.21年]2005.1—2008.1119Lanzhou _City兰州市36.047°N，103.852°E 1516m 66d[0.181年]2009.1—2010.320Liangning 41.511°N，122.701°E 15m 65d[0.178年]2005.4—2005.721Zhangye张掖39.078°N，100.275°E 1461m 56d[0.153年]2018.4—2008.622
Hangzhou-ZFU 杭州-浙林大
30.257°N，119.727°E
14m
52d[0.142年]
2007.8—2007.11
23Jingtai景泰37.333°N，104.100°E 1604m 44d[0.121年]2008.2—2008.524AOE _Baotou包头40.851°N，109.628°E 1270m 30d[0.082年]2013.9—2013.1225Dunhung-LZU 敦煌-兰州大学40.492°N，94.955°E 1061m 28d[0.077年]2012.3—2012.526Dunhung敦煌40.038°N，94.794°E 1300m 28d[0.077年]2001.3—2001.527Kaiping开平
22.315°N，112.538°E
51m 23d[0.063年]2008.10—2008.1128
NUIST 南京信息工程大学
32.206°N，118.717°E
62m
20d[0.055年]
2010.3—2010.4
有质量验证的数据和第二级数据（L e v e l 2.0,c l o u d-screenedand quality-assured）是完成了云过滤
和质量验证的数据。处理算法已从1.0、2.0版本更新至现在的3.0版本。不同地区有不同等级的数据，可以根据自己的需求下载所需要的数据。
2  中国地区AERONET站点及数据概况
中国正逐步建立以CE318型太阳光度计为基础的气溶胶自动监测网。目前，中国地区已有50多个A E RON E T站点，分别分布在香港，包头、斑布（圭亚那）、北京、长春、兰州、敦煌、张掖（甘肃）、景泰（甘肃）、黎塘（广西）、玉林、慕土塔格峰（新疆）、石家庄、青海湖、武汉、太湖、上海、南京、杭州、千岛湖、徐州、寿县、台湾等不同地区。从分布区域来看，主要都集中在东部地区，北方地区、南方地区和西部地区站点数量较少。
A E R O N E T的数据格式分为A l l P o i n t s,D a i l y Average,Month ly Average of Da i ly Average s和Monthly Average of Weighted Dai ly Averages五种。A l l Poi nt s代表着这些数据可以用于每个测量或检索时刻即数据全天覆盖。D a i ly Ave r a g e代表当有三点或更多的点可用时，这些数据是从A l l Poi nt s中计算得到的。Month ly Average of Dai ly Average s代表这些数据是使用每天的每日平均值来计算月平均值。Mont h ly Average of Weighted Daily Averages代表这些数据是使用每天的加权日平均值来计算月平均值。中国站点主要是All Points和Daily Average数据。
Level2.0第二级数据是完成了云过滤和质量验证的数据。由于L eve l2.0数据算法比较复杂，所以基本上
只有比较大规模的才会有2.0的数据，如北京站、兰州站、太湖站等。其他的站点大多是Level1.5的数据等级。我们将中国地区可获得的具有L evel2.0AOD数据的AERONET站点及其时间覆盖情况进行了整理。如表1所示，中国大陆地区有AOD二级产品的AERONET站点共28个，其中观测数据超过3年的站点共8个，分别为北京、香河、兰州大学、珠穆朗玛、香港理工大学、北京-气象局、兴隆和太湖站。以上八个站点的数据也是目前学者们在分析中国地区观测气溶胶特征研究中使用最多的。北京及周边观测数据最为丰富，中国科学院大气物理研究所设置的北京站和香河站都有近十年的数据。另外还在北京周边设置了兴隆、l iang n i ng等站点加以对比。中国气象局、中国科学院遥感与数字地球研究所等单位也在北京设有站点，使得北京地区有相对更丰富的加密观测，如Beiji ng-CAMS站点采用V3.0算法，观测了2012年1、7月，2013年2、8月，2014年3、9月，2015年4、10月，2016年5、11月，2017年6月的Level2.0AOD等数据，Be iji n g_R A DI站点观测了2010年1、3、5、11月和2011年2、4、6、12月份的Level2.0AOD等数据。兰州大学，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所在中国西部，高原地区设置了多个站点，如SACOL兰州大学、珠穆朗玛、念青唐古拉山、榆林、慕士塔格峰、兰州市中心、张掖、景泰、包头、敦煌站等。SACOL兰州大学站有较长时间的观测，其他的如榆林、景泰、敦煌等都有至少大于1个月的加密观测数据。华东地区具有超过三年数据的只有太湖站，另外浙江林业大学在2007—2009年间在杭州有短期的加密观测，数据显现在杭州市中心和杭州-浙林大两个站点中。华南地区的观测主要有香港理工大学站，可用AOD二级产品d数为1262d，并且在2007—2010年和2012—2016年，在香港鹤咀山和上水两处进行了加密观测。
3 中国地区AERONET站点AOD二级数据主要应用情况及分析结果
由于中国地区A E RON E T站点空间分布和L e v e l2.0数据时间分布的局限性，已有研究主要是选取了个别站点的AOD观测数据来做区域性的气溶胶分布特征的研究。王宏斌[1]等选取了香河、太湖和SACOL三个具有代表性的站点的A E RON E T地基监测资料，对MODIS气溶胶产品精度进行验算，经过线性拟合后发现，香河站观测的AOD和Ter ra、Aqua卫星的MODIS相关系数为0.96和0.97，吻合较好。太湖站对应的MODIS的AOD反演值存在高估现象，为了得到更真实的太湖地区的AOD观测值，文中做了订正。张志薇[2]等选取了香河、太湖和SACOL三个站点的监测数据，研究气溶胶微物理参数特征及地区差异。结果显示，香河、太湖和SACOL多年平均气溶胶光学厚度(AOD)分别为0.67±0.66、0.72±0.44和0.38±0.27，变化范围较大。沙尘是SACOL春季最主要的气溶胶类型，香河春季受沙尘的影响也较重，而太湖受沙尘影响的频率较小。白鸿涛[3]等利用SACOL站观测的AOD数据，对构建的气溶胶模型进行了大气订正，得出地表反射率反演出的沙尘气溶胶光学厚度最接近实际测量值。王宏斌[4]等利用2001—2012年中国地区太湖、合肥；兰州、榆林；香港鹤咀山、香港理工大学、台湾大学、台湾成功大学；北京、香河、兴隆共12个A ERON E T 站点的AOD产品，覆盖华东、华南、西部和华北，研究整个中国地区气溶胶类型特性及其时空变化规律。研究结果发
现，气溶胶类型受空间、季节、年际变化等特征影响较大，沙尘气溶胶主要出现在春季，强散射型细粒子气溶胶主要出现在夏季，强吸收型细粒子气溶胶则主要出现在秋冬季节。
齐玉磊[5]等通过选取了2009—2012年，中国北方4个地面AERONET站点（SACOL站、北京站、香河站、兴隆站）观测的气溶胶光学厚度AOD，与Ter ra卫星上MODIS的气溶胶产品进行对比，发现MO DI S反演结果与A E RON E T 观测的相对误差为30%。高中明[6]等利用A E RO N E T和SKYN ET两个国际气溶胶网站榆中、北京、香河、榆林、敦煌和蒙古国达兰扎达嘎德6个站点的2.0等级气溶胶数据产品，通过对气溶胶光学特征的日变化规律和季节变化特征的研究，发现中国北方地区和蒙古国的监测站都在春季出现最高值，这和沙尘天气有关。北京和香河站由于人类活动影响，AOD在夏季较高。Fu[7]等选取了北京、香河、兴隆、太湖和合肥5个站点的A E RON E T观测数据，结合相应的MODI S卫星反演数据和再分析数据作为初始场，在SBDART模式中发展了一种新的格点式的气溶胶直接辐射模型。同时，相应的A ERON E T观测数据也被用来验证和评估该模型。
总体而言，中国地区已有研究使用的A E RON E T二级AOD数据主要集中在SACOL站、北京站、香河站、兴隆站、太湖站等观测时间序列较长的AERONET站点。研究领域涉及中国气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究等多个方面。
4  结语
地基监测数据准确，因此近年来应用需求量非常大，但仪器昂贵，受地形限制较大，中国国土广阔，地基观测不可能大规模拓展。这时候就需要卫星遥感，它速度快，成本低，便于长期监测，又能实时、快
validation verification
速跟踪和监测突发性大气环境污染。但是卫星遥感数据的质量评估和订正需要有一定量的地面观测作保证，对于中国人口大量集中的三大城市地区，京津冀区域特别是北京周边，AOD观测数据较为丰富，长江三角洲和珠江三家洲地区AERON ET站点较少，AOD数据覆盖时间也较有限，对于区域气溶胶研究造成了一定的限制，需进一步建设一些长期的、有代表性的气溶胶监测站。
参考文献
[1]王宏斌，张镭，焦圣明.基于A E R O N E T观测资料对
MODIS气溶胶产品的验证[A].第31届中国气象学会年会
[C].2014.
[2]张志薇，王宏斌，张镭，等.中国3个A E R O N E T站
点气溶胶微物理特性分析及比较[J].中国环境科学,2014,34(8):1927-1937.
[3]白鸿涛，冯建东，陈勇航，等.基于AERONET SACOL站
观测资料的沙尘气溶胶光学厚度卫星反演试验研究[J].
光学学报,2010,30(10):2837-2844.
[4]王宏斌，张镭，焦圣明，等.中国地区MODIS气溶胶产品的
验证及反演误差分析[J].高原气象,2016,35(3):810-822.
[5]齐玉磊，葛觐铭，黄建平.北方地区M O D I S和M I S R与
A ERON E T气溶胶光学厚度的比较及其时空分布分析
[J].科学通报,2013(17):1670-1679.
[6]高中明，闭建荣，黄建平.基于AERONET和SKYNET网
观测的中国北方地区气溶胶光学特征分析[J].高原气象,2013(5):1293-1307.
[7]F u,Y.F.,J.C.Z h u,Y.J.Ya n g,e t a l.G r i d-c e l l
ae r o s ol d i r e c t s hor t w ave r ad i at ive for c i n g
c a lc u l at e
d u s i n g t h
e SBDA RT mo d e l w it h
M O D I S a n d A E R O N E T o b s e r v a t i o n s:A n application in winter and summer in eastern China[J].Adv. Atmos.Sci,2017,34(8):952-964.

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。