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基于MAX-DOAS和TROPOMI对北京冬季对流层NO_(2)污染监测和对比分析

     
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摘要

利用不同监测平台对大气环境污染进行监测时,不同遥感数据之间的对比验证以及协同观测是准确评估大气污染变化的关键。本文利用北京站点布置的多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)光谱仪,反演了2018年11月—2019年2月北京站点冬季的对流层NO_(2)垂直柱浓度,总结了北京冬季NO_(2)的日变化和月变化规律。研究中首先利用MAX-DOAS测量光谱结合DOAS反演算法获取不同时刻对流层NO_(2)垂直柱浓度,与TROPOMI过境时刻的NO_(2)遥测数据的变化趋势和相关性进行比较,并对卫星过境时地基站点不同的数据平均时间,和星—地间平均采样距离进行敏感性分析,同时将双因素方差分析方法(Two-way ANOVA)应用于评估风场对区域NO_(2)浓度变化的影响。结果显示北京地区11月的对流层NO_(2)平均浓度高于冬季其他月份,最大时均浓度可达到4.04×1016 molec·cm-2,且冬季各月份下午对流层平均NO_(2)浓度明显高于上午。利用TROPOMI和MAX-DOAS获得的对流层NO_(2)具有较好的相关性(r=0.88),其中2018年12月星—地观测相关性可达到0.96,但TROPOMI的NO_(2)浓度结果相对于地基MAX-DOAS观测结果均有不同程度的高估。同时星—地对比敏感性表明,在一定的采样范围内,随着平均时间和平均距离的增大,星—地NO_(2)浓度检测相关性均表现为明显的增高,其中相关性对采样距离的敏感性较大,而浓度相对偏差对采样时间敏感性较大,这为数据对比时的合理采样间隔选择提供参考。此外,通过风场分析发现风速及风速和风向的交互作用是导致北京地区NO_(2)浓度变化的重要因素之一。

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