文摘
采用卫星气溶胶光学深度(AOD)数据用于研究气溶胶的分布在南中国海(SCS)。之间的相关系数较高,原位AERONET数据和卫星大气气溶胶测量在SCS系数最高的0.9东沙岛(即。草丛岛)。经验正交函数(EOF)分析大气气溶胶的SCS表明高AOD总是发现在中国近海地区,印度支那,苏门答腊,婆罗洲。此外,春天的主要季节发生粗气溶胶粒子(AOT_C),但细气溶胶粒子(AOT_F)每年发生。生物质燃烧在印度支那在3月和4月,所以在苏门答腊,婆罗洲从8月到10月。结果还表明,厄尔尼诺事件期间AOT_F更高,但较高的AOT_C拉尼娜年被发现。
1。介绍
南中国海(SCS)不仅是东南亚最大的太平洋的边缘海,还与海洋资源丰富。它涵盖了海洋面积从赤道到22°N和从100°E 121°E水深深度超过3000米的中心和北方。这也是一个重要的航线连接太平洋到印度洋(图1)。SCS,位于东亚季风区域(1- - - - - -4),面对主流的东北风携带灰尘与人为气溶胶混合在冬季季风季节从11月到4月。在夏天雨季从6月到9月,烟雾粒子与生物质燃烧在婆罗洲和苏门答腊南部被运送到了SCS [5]。
SCS,大部分气溶胶来自中国大陆,印度支那半岛,吕宋岛。除此之外,其他气溶胶的起源是在印度尼西亚苏门答腊,婆罗洲的生物质燃烧从8月到10月6]。大量的气溶胶,归因于不同的排放(如灰尘、人为和生物质燃烧)从亚洲大陆,有广泛影响的生态系统(7]。3月19日,2010年,一个重要的亚洲沙尘暴影响大面积的戈壁沙漠向西太平洋和中国南方[8]。空气中的尘埃在中亚可以确定通过分析卫星数据由于粗和细粒子的特性9]。王等人。10)测量了亚洲沙尘和发现它可以进一步运输和沉没在春天SCS北部。里德et al。11]发现大型气溶胶的事件发生在SCS几乎总是与生物质燃烧。印度支那火灾烟雾运出在太平洋和冬季季风期间。生物质气溶胶被运输在东南亚(北部和东部12]。阿特伍德et al。13]表明,厄尔尼诺事件加强热带燃烧。季节性风850 hpa运输燃烧的烟雾从源区域(海洋大陆)新加坡夏季西南季风。王等人。14]表明,干旱与厄尔尼诺事件引起最大的地区生物质燃烧爆发。烟被广泛分布在5°S-5°N区季节性季风转变时期。
从以前的研究上述气溶胶变化在SCS可能受季风和大尺度大气环流的影响。因此,为了更多的了解空间分布的变化和时间序列的气溶胶SCS,卫星基地气溶胶光学深度(AOD)的数据进行了分析。
2。数据和方法
大气气溶胶和细模式片段(FMF)在500 nm,证明了由国家航空和宇宙航行局(NASA)的Terra卫星的中分辨率成像光谱仪(MODIS)三级数据从2001年1月至2012年12月,在这项研究中使用。MODIS AOT数据蒙面当有云。因此,不可以使用AOT值在阴暗的天。这些数据然后每月平均和空间分辨率是1°1°经度纬度。研究区位于从赤道到25°N和从100°E 125°E(图1)。此外,每月从Aeronet原位数据观测点在SCS也用于这项研究。检查MODIS气溶胶数据之间的关系和原位Aeronet测量,相关系数()和均方根误差(RMSE)在每个车站和计算表1。除了新加坡和越南薄寮车站,车站有更高的相关系数(大于0.7)。之间的RMSE值MODIS大气气溶胶和Aeronet大气气溶胶在每个车站小于均值的Aeronet AOD暗示它可以用于研究分析在SCS气溶胶的时空变化。该数据进一步分为粗模式气溶胶(AOT_C)和细模式气溶胶(AOT_F) FMF数据
为了分析气溶胶的时空变化,经验正交函数(EOF)和快速傅里叶变换(FFT)分析。错误的EOF分析,是估计的方法北et al。15] 在哪里协方差矩阵的特征值吗th模式和是自由的程度。
众所周知,厄尔尼诺和拉尼娜现象的活动可能会影响大气和海洋环境;在这项研究中考虑到的影响。海洋尼诺指数(ONI)构造与尼诺3.4地区海温异常(5°存在°S, 120°W - 170°W)作为指标在判断是否厄尔尼诺和拉尼娜现象存在。如果ONI值大于0.5,它是归类为厄尔尼诺现象的发生。如果该值小于−0.5,它被列为拉尼娜事件的时间。它被认为是正常年份如果−0.5和0.5之间的值。
3所示。结果与讨论
3.1。粗气溶胶模式变化
AOT_C的EOF分析数据已经完成。特征值的贡献和典型的错误前五模式见表2。EOF的错误模式4和模式5互相重叠。因此,只有前三个EOF模式与累积方差超过84%讨论如下。
EOF模式1 (EOF1) AOT_C如图2。空间分布和时间振幅是消极的,造成的结果积极的总和。高负值代表AOT_C就越高。图2(一个)显示了一个更大数量的AOT_C发生在中国南方的沿海地区和印度支那半岛。在图的时间分布2 (b),没有发现周期信号。在TEOF1(图2 (b)),通常出现在3月或4月振幅越大,但不是每年。例如,2006年3月,2009年4月,2010年3月,AOT_C也获得的更高的价值在香港AERONET站。相应地,根据研究-蔡et al。7和王et al。10),亚洲沙尘暴通常在春天,愤怒和尘埃会运输SCS远的地方。这意味着EOF1显示随机效应是否意外火灾,沙尘暴、农业土地开发。
(一)AOT_C EOF 1 (79.4%)
(b) AOT_C EOF 1 (79.4%)
(c) AOT_C EOF 1 FFT
EOF模式2的结果(EOF2) AOT_C图所示3。空间分布在印度支那半岛似乎有积极的价值,但它是-在中国南方(图3(一个))。与此同时,振幅是正面的5月至10月9月份最大,而负振幅出现从11月到明年4月峰(图1月3 (b))。换句话说,在印度支那半岛AOT_C价值高于平均5月至10月。同样,在中国南方,AOT_C值保持在11月和明年4月高,和最大负值出现在3月。
(一)AOT_C EOF 2 (3.8%)
(b) AOT_C EOF 2 (3.8%)
(c) AOT_C EOF 2 FFT
EOF的空间分布模式3 (EOF3)显示,西北印度支那的积极价值扩展其东南部地区和负值位于中国南部(图4(一))。EOF3显示的时间序列振幅从3月到7月的积极价值,但从10月到明年2月(图- 14 (b))。光谱分析表明,每年的变化,但有更少的能量比模式1和模式2。模式3的结果,在印度支那半岛,AOT_C保持更高的在3月和7月。数据3 (c)和4 (c)显示年度定期循环。与此同时,粗气溶胶可能与季风爆发。
(一)AOT_C EOF 3 (1.9%)
(b) AOT_C EOF 3 (1.9%)
(c) AOT_C EOF 3 FFT
因此,之间有一个巧合的发生高价值AOT_C和高价值的大气气溶胶观测Aeronet天文台。结果表明,粗气溶胶粒子主要来自中国和印度支那半岛,每年发生。它对应于之前的研究7,8,10]。
3.2。好模式气溶胶变化
通过EOF分析,前五AOT_F模式通过典型的误差分析和处理数据如表所示3,其中包含特征值的贡献和每个EOF AOT_F模式的典型错误。第五模式和第六典型误差范围相互重叠,和第四模式只占2.19%的变异量,只有前三种模式进行了讨论。
EOF1 AOT_F表明,变化最大的区域是在中国南部,其次是在印度尼西亚苏门答腊,婆罗洲(图5(一个))。瞬时振幅显示两个更大的时间阶段从3月到4月,从8月到10月(图5 (b))。与此同时,高附加值精细气溶胶粒子观察香港Aeronet天文台和Bac代替。每年都会出现两个峰值可能由于时间不同生物质焚烧的这两个区域。
(一)AOT_F EOF 1 (70.4%)
(b) AOT_F EOF 1 (70.4%)
(c) AOT_F EOF 1 FFT
图6(一)显示了AOT_F的EOF2的空间分布。积极的变异是在印度支那半岛,虽然它是-在婆罗洲。时间序列的振幅(图6 (b)),积极的振幅出现从11月到明年5月,但负值是发现在6月和9月。因此,更高的价值发现AOT_F印度支那半岛在3月和4月期间,它也出现在婆罗洲和苏门答腊在8月和10月。两个较大的瞬时振幅显示2006年10月和2009年9月。在这两个月期间,高价值的气溶胶粒子在香港天文台还发现,泰国、东沙,和新加坡。光谱分析表明,变异是年度周期表明细气溶胶粒子在上述地区每年发生。
(一)AOT_F EOF 2 (11.9%)
(b) AOT_F EOF 2 (11.9%)
(c) AOT_F EOF 2 FFT
图7(一)显示了AOT_F的EOF3的空间分布。积极的价值观在印度支那半岛,吕宋海峡,婆罗洲,但负只在中国发现。结合时间序列的振幅(图7 (b))表明,AOT_F在印度支那和婆罗洲从2月到4月,从5月至8月在中国。振幅分布也显示,最大的厄尔尼诺期间积极的幅度更大。图7 (c)显示了重要的年度周期和半年周期峰值。它对应于陆等人的结果。16]。
(一)AOT_F EOF 3 (3.1%)
(b) AOT_F EOF 3 (3.1%)
(c) AOT_F EOF 3 FFT
先前的结果表明,高AOT_F对应于周围的生物质燃烧SCS从3月到4月,从8月到10月5,6),类似于本研究的结果。此外,AOT也受到厄尔尼诺和拉尼娜事件的影响。图8显示了平均AOT_C和AOT_F SCS期间正常,厄尔尼诺和拉尼娜现象的周期。厄尔尼诺现象的平均AOT_C较小。相反,平均AOT_F较大的厄尔尼诺事件。因为在厄尔尼诺现象期间,信风扭转方向,从西向东吹向秘鲁(亚洲),粗颗粒的来源(AOT_C)从海面吹来的可能减少,和细粒的来源(AOT_F)产生的生物质燃烧的印度支那半岛可能增加。
(一)AOT_C的意思
AOT_F (b)的意思
4所示。结论
在这项研究中,我们使用粗模式大气气溶胶和细模式大气气溶胶来自Terra MODIS在550 nm从2001年12月到2010年12月,讨论粗气溶胶的变化(例如,灰尘或海洋喷雾)和细气溶胶模式(例如,生物质燃烧或人为污染)SCS。AOT_C在高协议的变化测量粗Aeronet天文台的气溶胶粒子。的高价值AOT_C发生在春季。根据空间分布和这项研究的结果,可能中国和印度支那半岛是粗气溶胶粒子的来源地区。此外,颞振幅AOT_C模式表明,平均振幅拉尼娜时期更大。
重大EOF AOT_F模式表明,高价值每年发生,每半年。每个模式的空间分布和其他研究也证明生物质燃烧,分别发生在印度支那半岛在3月和4月,但从8月到10月发生在苏门答腊,婆罗洲。此外,结果还表明,AOT_F较大的平均振幅在厄尔尼诺现象期间。它可以得出结论,风向的变化在热带地区在厄尔尼诺现象期间可能会改变气溶胶的分布。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢Shin-Jie Ho处理卫星数据。这项工作是由美国国家科学委员会资助下的台湾NSC 102 - 2611 - 019 - 016和103 - 2611 m - 019 - 006。MODIS气溶胶数据来自美国航空航天局/戈达德宇航中心LAADS网络:http://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html。Aeronet数据得到来自美国宇航局戈达德宇航中心气溶胶/机器人通过网站在网络http://aeronet.gsfc.nasa.gov。海洋尼诺指数从NOAA国家气象局气候预测中心网站http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml。