站点资料与MODIS卫星资料的对比分析预处理工作

目前，探索大气气溶胶的方法有地基观测和卫星遥感探测两种。地基观测可以准确提供空间某点的气溶胶光学厚度，但由于观测条件、仪器设备等条件所限，地基观测不能在空间范围内得到广泛扩展。卫星遥感克服了地基观测空间上的不足，可以提供全球范围内气溶胶特性数据。

由于地基观测的限制，导致地基观测数据和MODIS卫星探测的数据在时间上存在差距，利用基地观测数据对MODIS气溶胶产品进行评价时，就要在验证过程上进行时就和空间上的约束。这里采用了NASA 关于MODIS气溶胶产品在全球陆地上空的验证方法,即选取以站点为中心50 km×50 km 范围内MODIS 产品数据的空间平均与卫星过境前后0.5 h 的AERONET地基数据的时间平均进行比较。这种方法具有宏观性，是全球尺度上的，就局部地区而言，并不准确。

由于MODIS和AERONET对气溶胶观测的中心波长和时空尺度不同，为了使两者具有可比性，需要对气溶胶光学厚度数据作波长差值和时空匹配处理。

AERONET数据的波长插值计算：AERONET 一般可提供1020、870、670、500、440、380、340nm 波段的气溶胶光学厚度, 而MODIS提供470、550、660nm 3 个波段的气溶胶产品, 两者没有相对应的波段, 因此需要对AERONET 数据进行波长插值计算, 得到与MODIS 相匹配波段的气溶胶光学厚度。通过440、870nm 两个波段的气溶胶光学厚度插值得到470、550、660nm 3个波段的数值。AERONET 500nm 不参与插值, 是为了保证验证具有普遍性, 因为并不是所有的AERONET 站点都有500nm 波段。AERONET 有670nm 波段的观测, 与MODIS 660nm 差别不大, 为了保证此波段与其他两波段一样不受波段偶然校准误差的影响,仍然采用两波段的插值计算得到AERONET 660nm 波段数值。

MODIS 数据与AERONET 数据的时空匹配：AERONET 地基观测的气溶胶光学厚度是空间上某些点间隔固定时间的连续观测, MODIS 气溶胶光学厚度是空间上以10km×10km 为观测单元的面上瞬时观测。本文采用TERRA、AQUA 两星产品数据参与分析, TERRA 过境时间大约为当地时间上午10:30, AQUA 过境时间大约为下午2:30。MODIS 与AERONET 观测的时空尺度不同, 如果简单的取MODIS 卫星过境时间点的AERONET地基数据与单个MODIS 像元值对比, 就是拿空间一点的气溶胶光学厚度与10km×10km 空间范围的气溶胶光学厚度的均值作比较, 这种比较缺乏可信度, 需要寻找一种稳定可靠的匹配方法。目前普遍采用的方法是NASA 关于MODIS 气溶胶产品在全球陆地上空的验证方法, 选取以站点为中心50 km×50 km 范围内MODIS 产品数据的空间平均与卫星过境前后0.5h的AERONET 地基数据的时间平均进行匹配, 这种匹配方法是基于全球尺度上大气气溶胶的平均移动速度为50km/h 的假设。在区域尺度上, 这种假设并不准确。所以可以利用MODIS一个像素的气溶胶光学厚度数值与MODIS过境前后0.5h内的AERONET站点数据的平均进行比较分析。

MODIS 产品和地面资料进行相关性统计分析, 利用NASA 的MODIS 陆地气溶胶反演误差标准Δτa =±0.05±0.2 τa( τa 为气溶胶光学厚度)评估观测网各站点MODIS 产品的适用性.