Оценка концентрации мелких твердых частиц в атмосфере с использованием приборов MODIS, CALIPSO и наземных лидаров

Предложен метод оценки концентрации мелких твердых частиц PM_2.5 с использованием лидаров, учитывающий сложности в их измерении. Путем расчета аэрозольной оптической глубины (AOD) для приборов MODIS, CALIPSO и наземного лидара предсказана скорректированная оценка PM_2.5. Показано, что зависимость между AOD и PM_2.5 линейная. При измерениях наземным лидаром коэффициент линейной корреляции между AOD и PM_2.5 R = 0.81, среднеквадратичная ошибка RMSE = 24.43 и среднее отклонение MD = 18.41, для CALIPSO – R = 0.8, RMSE = 42.91 и MD = 33.25, для прибора VIIRS R  0.7. Результаты представляют возможности для лидарного наблюдения и прогнозирования окружающей среды. 

1. C. K. Chan, X. Yao, Environment, 42, 1–42 (2008).

2. D. W. Dockery, C. A. Pope III, X. Xu, J. D. Spengler, J. H. Ware, M. E. Fay, B. G. Ferris Jr., F. E. Speizer, N. Engl. J. Med., 329, 1753–1759 (1993).

3. B. R. Gurjar, A. Jain, A. Sharma, A. Agarwal, P. Gupta, A. S. Nagpure, J. Lelieveld, Atm. Environ., 44, 4606–4613 (2010).

4. WHO, Ambient Air Pollution: A Global Assessment of Exposure and Burden of Disease (2016).

5. V. Ramanathan, P. J. Crutzen, J. T. Kiehl, et al., Science, 294, No. 5549, 2119–2124 (2001).

6. Z. Pan, F. Mao, W. Gong, Q. Min, W. Wang, Remote Sens. Environ., 198, 363–368 (2017).

7. WHO, Health Effects of Particulate Matter. Policy Implications for Countries in Eastern Europe, Caucasus and Central Asia. World Health Organization (2013).

8. M. Vallius, Characteristics and Sources of Fine Particulate Matter in Urban Air, National Public Health Institute (2005).

9. Y. Choi, Y. Ghim, B. Holben, Atm. Chem. Phys. Discuss., 26627–26656 (2013).

10. D. A. Chu, Y. Kaufman, G. Zibordi, J. Chern, J. Mao, C. Li, B. Holben, Geophys. Res.: Atm., 108 (2003).

11. P. Gupta, S. A. Christopher, J. Wang, R. Gehrig, Y. Lee, N. Kumar, Atm. Environ., 40, 5880–5892 (2006).

12. A. Savtchenko, D. Ouzounov, S. Ahmad, J. Acker, G. Leptoukh, J. Koziana, D. Nickless, Terra and Aqua MODIS products available from NASA GES (2004).

13. http://dx.doi.org/10.1016/j.asr.2004.03.012.

14. X. Yap, M. Hashim, Atm. Chem. Phys. Discuss., 12 (2012).

15. Y. Chu, Y. Liu, X. Li, Z. Liu, H. Lu, Y. Lu, Z. Mao, X. Chen, N. Li, M. Ren, Atmosphere, 7, 129 (2016).

16. K. Ashish, S. Narendra, S. R. Anshumali, Remote Sens. Environ., 206, 139–155 (2018).

17. C. Cao, F. J. De Luccia, X. Xiong, R. Wolfe, F. Weng, Remote Sens., 52, 1142–1156 (2014).

18. H. Liu, L. A. Remer, J. Huang, H.-C. Huang, S. Kondragunta, I. Laszlo, M. Oo, J. M. Jackson, Res. Atm., 119, 3942–3962 (2014).

19. D. M. Winker, M. A. Vaughan, A. Omar, Y. Hu, K. A. Powell, Z. Liu, W. H. Hunt, S. A. Young, Atm. Measur., 26, No. 11, 2310–2323 (2009).

20. D. M. Winker, et al., Am. Meteorol. Soc., 91, N 9, 1211–1229 (2010).

21. J. Chimot, J. P. Veefkind, T. Vlemmix, P. F. Levelt, Atm. Measur. Tech., 11, 2257–2277 (2018).

22. F. G. Fernald, Opt. Appl., 23, No. 5, 652 (1984).

23. J. Zhou, G. Yue, C. Jin, F. Qi, D. Liu, H. Hu, Z. Gong, G. Shi, T. Nakajima, T. Takamura, Geophys. Res., 107, D15, 4252–4259 (2002).

24. D. C. Wu, Lidar Measurement of Atmospheric Aerosols and Water Vapor, Hefei Institute of Physical Science, Chinese Academy of Sciences (2011).

25. B. M. Liu, Y. Y. Ma, Y. F. Shi, Y. B. Jin, W. Gong, Atm. Res., 241, 104959 (2020).

26. T.-C. Tsai, Y.-J. Jeng, D. A. Chu, J.-P. Chen, S.-C. Chang, Atm. Environ., 45, 4777–4788 (2011).

27. R. R. Draxler, G. D. Hess, Aust. Metorol. Mag., 47, 295–308 (1998).

28. A. A. Chudnovsky, P. Koutrakis, I. Kloog, S. Melly, F. Nordio, A. Lyapustin, Y. Wang, J. Schwartz, Atm. Environ., 89, 189–198 (2014).

29. O. N. Seyed, H. Leopold, A. Esmail, Atm. Pollut. Res., 10, 889–903 (2019).

30. H. Liu, L. A. Remer, J. H.-C. Huang, S. Kondragunta, I. Laszlo, M. Oo, J. M. Jackson, Geophys. Res. Atm., 119, 3942–3962 (2014).