南极中山站卫星臭氧总量与地基长期测值的<?Pub _newline?>对比分析
摘要
根据1993~2015年南极中山站Brewer光谱仪臭氧总量测值, 分析比较不同时期卫星探测反演的大气臭氧总量误差特征. 结果表明, 卫星测值总体偏高, 这与以南、北半球中纬度为主的全球比对结果(卫星测值总体偏低于)不同, 但误差没有超过4%. 对同一颗卫星一天多次过境测值的选取中, 注意到太阳天顶角(SZA)最低时的测值与地基一致性最好(平均误差为−0.02~1.15%). TOMS算法反演的臭氧总量(含SBUV、TOMS-EP、OMI-TOMS)与地基测值最接近, 其次是GOD-FIT法(以GOME-2A为代表)和DOAS-TOGOM法(含GOME、SCIAMACHY和OMI-DOAS). 卫星臭氧总量误差对SZA均有一定的依赖性: 当SZA在60°~70°以上时DOAS、GOME-2A的臭氧总量误差呈增加趋势而TOMS则下降, 但在80°~85°时GOME-2A下降. 卫星测值在地基臭氧总量为300~350DU时与地基测值最接近. DOAS-TOGOM和GOME-2A的误差在300DU以下时随臭氧总量降低而呈增加趋势. 卫星臭氧总量误差对卫星与地基在观测时间上的差异呈一定的统计特点: 当时间差别在4h以上时误差呈上升趋势; 在8h时OMI-TOMS的误差>10%, 而9h时DOAS-TOGOM误差可达>15%但GOME-2A没有超过10%. 当卫星过境点与地基测点的距离在100km以上时, 卫星臭氧总量误差可达−5%; 而当TOMS-EP或OMI-TOMS的过境位置在中山站东南方的南极大陆上空时, 其臭氧总量总体偏低, 而在中山站西北方的海洋上空则相反, 可能反映了地表反射率差异对TOMS算法反演的影响. “臭氧洞”期间卫星臭氧总量与地基测值的一致性较非“臭氧洞”期间明显降低. TOMS算法的卫星臭氧总量误差变化未超过1%/10a. 1996~2015年中山站SBUV和Brewer的臭氧总量月距平变化趋势分别为1%/10a和0.9%/10a, 表明臭氧层较一致的微弱恢复态势.