1.1.2 MODIS 发展情况

目前，气溶胶卫星遥感产品有很多，其中以美国 MODIS 的气溶胶产品应用 最广。从 MODIS 第一代算法问世以来，到 2014 Collection 6（简称 C006）产品 的问世，期间经历了 5 次更新 [5]，科研工作人员用版本号来表示新一代算法。 Collection 2(简称 C002)是研究人员所研究出来的第一版本产品，该版本的产品 并没有得到广泛运用，主要作用是用来验证和分析。很快 C002 被 Collection 3(简 称 C003)所替代，研究人员广泛应用则要追溯到 Collection 4(简称 C004)数据产 品的发布。随着科研人员的研究与分析后发现，MODIS C004 产品在进行 AOD 反演时有不小的偏差，沙漠这类高反射区偏差尤为显著。在此基础上 Levy 等就 该产品在高反射区偏差显著的问题对气溶胶反演算法进行了修改，之后产生了数 据集 Collection 5(简称 C005)。Hus 等将新研究的深蓝（Deep Blue，DB）算法加 入到 C005 进而产生了 Collection 5.1（简称 C051），该算法最初应用于明亮的沙 漠地区，尽管这些地区从视觉上看属于明亮的表面，实际上是相当暗的近紫外（靠 近 0.41μm 的深蓝波段），因此称作 DB[17]。由于 C005 和 C051 二者的暗目标（Dark Target，DT）算法是相同的，于是把这两个版本的产品一起称作 C005[18]。在 MODIS C006 产品问世以前，所有版本的气溶胶光学产品只有一种空间分辨率。MODIS C006 版本产品的发布使得大气监测和小区域气溶胶反演取得重要突破，该版本 产品不仅改进了 10 km 分辨率，更重要的是公布了全新的 3 km 产品[6]。文献综述

1.2 国内外研究进展

气溶胶的时空分布特征和它在区域气候方面产生的效应已经引起国内外越 来越多的科学家的关注。国外方面，Remer 等[19]全面阐述了 MODIS C006 3 km 产品的算法，比较了 3 km 和 10 km 产品暗目标算法的异同点，并对 3 km 产品的 适用性进行了分析；Munchak 等[20]通过比较 MODIS C006 的 10 km 和 3 km 产品， 对这种产品的在气溶胶反演时的优势和依然存在的问题进行了分析：3 km 气溶 胶产品提供了更加丰富的气溶胶信息，也得到了较好的验证。但是，由于在城市 地区存在较大的噪声问题，应用该产品时需要格外的小心；Lyapustin 等[21]研究 发现运行时间较长而开始老化的传感器会对 MODIS C005 大气和陆地产品的精 度产生很大影响；Sayer 等[22]验证了 MODIS C006 第二代 DB 算法产品并与第一 代 DB 算法进行了比较，得出第二代 DB 算法较第一代适用范围更广的结论。国

内方面，如邓学良[7]对比分析了 MODIS C005 数据的 AOD 产品和我国海域气溶 胶自动监测网（AErosol RObotic NETwork，AERONET）多个测站点的太阳辐射 计测量所得到的 AOD 结果，验证了我国海域的 MODIS C005 数据的气溶胶产品， 并探讨了这种验证方法。结果发现：在我国海域，AERONET 站点观测得到的 AOD 与 MODIS C005 的 AOD 相关系数达到了 0.9，具有非常好的一致性；朱于 红[8]通过获取浙江省内几个 AERONET 站点数据，对 MODIS C006 气溶胶产品的 精度和适用性进行了验证，并且利用 C006 的 10 km 产品分析了浙江北部平原 AOD 在 2002～2013 的长期变化。结果表明：MODIS C006 气溶胶产品的精度可 用于研究大气环境质量，另外 2002～2013 的 AOD 季节变化上差异显著，年际 变化上先升后降，空间分布差异巨大；郑友飞等[9]利用浙江林学院、千岛湖和太 湖站点数据对 AOD 适用性进行验证，结果表明 MODIS AOD 在长江三角洲地区 的反演精度地域差异上较大；陈艳等[10]利用纳木错观测点观测得到的 2009 年 1～ 12 月的数据，分析研究了青藏高原中部 AOD 的分布，并利用观测结果检验 MODIS AOD 产品。研究结果发现，由于青藏高原中部复杂的下垫面情况和选取 的气溶胶模型误差使得 MODIS 气溶胶在这一地区反演产生误差；翟天勇[11]采用 2000～2013 年的 AOD 数据研究气溶胶在长江三角洲地区的时空分布特征，同时 通过统计分析的统计学方法揭示了长江三角洲地区 AOD 近 14 年来先升后降的 变化过程；孙晓雷等[6]对 3 km 产品的算法进行了阐述，结合 AERONET 地基观 测数据和阿克苏的空气子站其他环境气象资料，对 3 km 产品的稳定性和精度做 出了评估，结果表明：MODIS 3 km 气溶胶产品在该地区相对于地基观测结果存 在高估但产品质量稳定，在空气质量的监测以及评估方面具有很高的价值。