中国地区AERONET站点数据的使用概述

环境科学

DOI：10.16660/.1674-098X.2018.06.153

2018 NO.06

Science and Technology Innovation Herald

科技创新导报

中国地区AERONET站点数据的使用概述

①

戴一枫 张广何 韦旭

*

(同济大学浙江学院 浙江嘉兴 314051)

摘 要：

AERONET气溶胶观测数据对于卫星遥感气溶胶数据的验证和评估有着重要意义。本文梳理了中国地区AERONET站

点的分布情况，统计了中国境内具有level2.0的AOD数据的时空分布，介绍了中国主要AERONET站点AOD数据的可获得性以及

加密观测的情况。并回顾了近期中国地区AERONET主要站点数据的使用情况以及有代表性的研究结果。统计结果发现中国地

区已有研究使用的AERONET二级AOD数据主要集中在SACOL站、北京站、香河站、兴隆站、太湖站等观测时间序列超过3年的

AERONET站点。研究领域涉及中国气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究

等多个方面。

关键词：

气溶胶光学厚度 AOD AERONET 气溶胶观测数据

中图分类号：文献标识码文章编号

P466 ：A ：1674-098X(2018)02(c)-0153-04

Abstract：

AERONET aerosol obrving data is a steady stone for verification of satellite retrieved aerosol data.

The article prent the status of AERONET sites within China, introduces the availability of AOD level 2.0 data,

both sites and time ries. Moreover, the article also reviewed the main results of AERONET site AOD data which

mainly focud on SACOL，Beijing, Xianghe, Xinglong and Taihu etc. The rearches covered AOD characteristic

studies, satellite retrieved data verification, model validation etc.

Key Words：

Aerosol Optical Depth; AOD; AERONET; Obrved Data

近年来，人们越来越关心大气污染、雾霾等议题。大气感观测网络，主要设备为法国CIMEL公司生产的CE-318型

气溶胶的研究随之越来越多。对气溶胶污染物在地面建立太阳光度计，仪器提供340，380，440，500，675，870，936，

观测站、进行全天候连续观测能够直接得到反映污染物的1020，1640(nm)光谱通道。通过各国学术机构、学院、大

地面浓度以及时间变化的较为准确的信息。全球自动观测气、个体科学家等其他伙伴的参与，该网络已有500多个站

网AERONET(Aeronet Robotic Network)是已有气溶点，覆盖全球主要区域。全球自动观测网AERONET为全

胶观测计划中世界范围内参与度最广，已有数据时间序列最球和区域的气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模

长的。中国也有多个机构参与其中建立观测。这些观测数据式产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究、与其他数据

对于中国气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式库的协同，提供了长期的、易获取的气溶胶光学、微观物理

产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究等多个方面的学以及辐射特性。AERONET数据的优势体现在观测精度

研究具有重要意义，已有研究往往就单个站点数据进行分比较高，AOD观测误差可在0.01～0.02的范围内，所以地基

析，因此有必要就中国AERONET站点AOD数据的可获得观测到的数据可以作为一个真实值对卫星产品的精确度进

性、时间覆盖、加密观测等情况做系统性的整理，为后续相行校正。

关研究提供参考。AERONET的AOD数据获取网址为：https://

aeronet.gsfc.nas。从网站上下载的AERONET的

AOD数据分为三个等级:第一级数据(Level1.0,unscreened)

是没有经过云过滤和质量验证的数据,第一点五级数据

（Level1.5,cloud-screened)是完成了云过滤但是没

1 AERONET数据使用说明

全球自动观测网AERONET(Aeronet Robotic

Network)是由NASA和CNRS共同建立的气溶胶地基遥

①基金项目： 2016嘉兴市科技计划项目（公益类）“基于卫星遥感数据的气溶胶污染与嘉兴居民健康的关联性研究”(项目编

号：2016AY23106)。

通讯作者：戴一枫(1986—)，女，汉族，浙江嘉兴人，博士，讲师，主要从事城市气候数值模拟及遥感数据处理工作，

E-mail：mapledai@。

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表1 中国地区AERONET站点Level2 AOD数据时间覆盖情况

序

号

1Beijing北京39.977°N，116.381°E92m3555d[9.74年]2001.3—2017.5

2Xianghe香河39.754°N，116.962°E36m3268d[8.95年]2001.3—2017.5

3SACOL兰州大学35.946°N，104.137°E1966m1393d[3.816年]2006.4—2012.7

4QOMS_CAS珠穆朗玛28.365°N，86.948°E4276m1336d[3.66年]2010.1—2015.6

5Hong_Kong_PolyU22.303°N，114.179°E30m1262d[3.458年]2005.1—2017.3

站点经纬度海拔总覆盖d数时间范围

香港理工大学

6Beijing-CAMS39.933°N，116.317°E106m1192d[3.27年]2012.8—2017.11

北京-气象局

7Xinglong兴隆40.396°N，117.578°E970m1160d[3.178年]2006.1—2014.11

8Taihu太湖31.421°N，120.215°E20m1133d[3.104年]2005.1—2016.8

9NAM_CO30.772°N，90.962°E4740m765d[2.096年]2006.1—2016.8

念青唐古拉山

10Dongsha_Island20.699°N，116.729°E5m594d[1.627年]1998.2—2016.4

东山岛

11Hong_Kong_Sheung香22.483°N，114.116°E40.85m256d[0.701年]2012.1—2016.3

港-上水

12Yulin榆林38.283°N，109.716°E1080m230d[0.630年]2001.3—2002.10

1380m205d[0.562年]2007.3—2010.6Hong_Kong_Hok_Tsui22.209°N，114.258°E

香港-鹤咀山

14Beijing_RADI 40.005°N，116.379°E59m200d[0.548年]2010.1—2011.5

北京遥感所

15Muztagh_Ata38.408°N，75.038°E

慕士塔格峰

3647m114d[0.312年]2011.6—2011.12

22.7m102d[0.279年]2008.5—2008.1216Shouxian寿县32.558°N，116.781°E

30m94d[0.258年]2008.4—2009.217Hangzhou_City30.289°N，120.157 °E

杭州市中心

18Hefei合肥31.90°N, 117.169°E36m79d[0.21年]2005.1—2008.11

19Lanzhou_City兰州市36.047°N，103.852°E1516m66d[0.181年]2009.1—2010.3

20Liangning41.511°N，122.701°E15m65d[0.178年]2005.4—2005.7

21Zhangye张掖39.078°N，100.275°E1461m56d[0.153年]2018.4—2008.6

22Hangzhou-ZFU30.257°N，119.727°E14m52d[0.142年]2007.8—2007.11

杭州-浙林大

23Jingtai景泰37.333°N，104.100°E1604m44d[0.121年]2008.2—2008.5

24AOE_Baotou包头40.851°N，109.628°E1270m30d[0.082年]2013.9—2013.12

25Dunhung-LZU40.492°N，94.955°E1061m28d[0.077年]2012.3—2012.5

26Dunhung敦煌40.038°N，94.794°E1300m28d[0.077年]2001.3—2001.5

27Kaiping开平22.315°N，112.538°E51m23d[0.063年]2008.10—2008.11

2862m20d[0.055年]2010.3—2010.4NUIST32.206°N，118.717°E

敦煌-兰州大学

南京信息工程大学

注：统计截止至2018年4月，未统计中国台湾地区站点。

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有质量验证的数据和第二级数据（Level 2.0,cloud-富的加密观测，如Beijing-CAMS站点采用V3.0算法，观

screenedand quality-assured）是完成了云过滤和质量

验证的数据。处理算法已从1.0、2.0版本更新至现在的3.0

版本。不同地区有不同等级的数据，可以根据自己的需求下

载所需要的数据。

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测了2012年1、7月，2013年2、8月，2014年3、9月，2015年4、

10月，2016年5、11月，2017年6月的Level2.0AOD等数据，

Beijing_RADI站点观测了2010年1、3、5、11月和2011年

2、4、6、12月份的Level2.0AOD等数据。兰州大学，中国科

学院寒区旱区环境与工程研究所在中国西部，高原地区设

置了多个站点，如SACOL兰州大学、珠穆朗玛、念青唐古拉

山、榆林、慕士塔格峰、兰州市中心、张掖、景泰、包头、敦煌

站等。SACOL兰州大学站有较长时间的观测，其他的如榆

林、景泰、敦煌等都有至少大于1个月的加密观测数据。华东

地区具有超过三年数据的只有太湖站，另外浙江林业大学

在2007—2009年间在杭州有短期的加密观测，数据显现在

杭州市中心和杭州-浙林大两个站点中。华南地区的观测主

要有香港理工大学站，可用AOD二级产品d数为1262d，并

且在2007—2010年和2012—2016年，在香港鹤咀山和上水

两处进行了加密观测。

2 中国地区AERONET站点及数据概况

中国正逐步建立以CE318型太阳光度计为基础的气溶

胶自动监测网。目前，中国地区已有50多个AERONET站

点，分别分布在香港，包头、斑布（圭亚那）、北京、长春、兰

州、敦煌、张掖（甘肃）、景泰（甘肃）、黎塘（广西）、玉林、

慕土塔格峰（新疆）、石家庄、青海湖、武汉、太湖、上海、南

京、杭州、千岛湖、徐州、寿县、台湾等不同地区。从分布区域

来看，主要都集中在东部地区，北方地区、南方地区和西部

地区站点数量较少。

AERONET的数据格式分为All Points,Daily

Average,Monthly Average of Daily Averages和

Monthly Average of Weighted Daily Averages五

种。All Points代表着这些数据可以用于每个测量或检

索时刻即数据全天覆盖。Daily Average代表当有三点

或更多的点可用时，这些数据是从All Points中计算得到

的。Monthly Average of Daily Averages代表这些

数据是使用每天的每日平均值来计算月平均值。Monthly

Average of Weighted Daily Averages代表这些数据

是使用每天的加权日平均值来计算月平均值。中国站点主要

是All Points和Daily Average数据。

Level2.0第二级数据是完成了云过滤和质量验证的数

据。由于Level2.0数据算法比较复杂，所以基本上只有比

较大规模的基站才会有2.0的数据，如北京站、兰州站、太

湖站等。其他的站点大多是Level1.5的数据等级。我们将中

国地区可获得的具有Level2.0AOD数据的AERONET站

点及其时间覆盖情况进行了整理。如表1所示,中国大陆地

区有AOD二级产品的AERONET站点共28个，其中观测数

据超过3年的站点共8个，分别为北京、香河、兰州大学、珠

穆朗玛、香港理工大学、北京-气象局、兴隆和太湖站。以上

八个站点的数据也是目前学者们在分析中国地区观测气溶

胶特征研究中使用最多的。北京及周边观测数据最为丰富，

中国科学院大气物理研究所设置的北京站和香河站都有近

十年的数据。另外还在北京周边设置了兴隆、liangning等

站点加以对比。中国气象局、中国科学院遥感与数字地球研

究所等单位也在北京设有站点，使得北京地区有相对更丰

3 中国地区AERONET站点AOD二级数据主要应用情

况及分析结果

由于中国地区AERONET站点空间分布和Level2.0

数据时间分布的局限性，已有研究主要是选取了个别站点

的AOD观测数据来做区域性的气溶胶分布特征的研究。王

宏斌等选取了香河、太湖和SACOL三个具有代表性的站

[1]

点的AERONET地基监测资料，对MODIS气溶胶产品精

度进行验算，经过线性拟合后发现，香河站观测的AOD和

Terra、Aqua卫星的MODIS相关系数为0.96和0.97，吻合

较好。太湖站对应的MODIS的AOD反演值存在高估现象，

为了得到更真实的太湖地区的AOD观测值，文中做了订正。

张志薇等选取了香河、太湖和SACOL三个站点的监测数

[2]

据，研究气溶胶微物理参数特征及地区差异。结果显示，

香河、太湖和SACOL多年平均气溶胶光学厚度(AOD)分别

为0.67±0.66、0.72±0.44和0.38±0.27，变化范围较大。

沙尘是SACOL春季最主要的气溶胶类型，香河春季受沙尘的

影响也较重，而太湖受沙尘影响的频率较小。白鸿涛等利用

[3]

SACOL站观测的AOD数据，对构建的气溶胶模型进行了大

气订正，得出地表反射率反演出的沙尘气溶胶光学厚度最

接近实际测量值。王宏斌等利用2001—2012年中国地区

[4]

太湖、合肥；兰州、榆林；香港鹤咀山、香港理工大学、台湾

大学、台湾成功大学；北京、香河、兴隆共12个AERONET

站点的AOD产品，覆盖华东、华南、西部和华北，研究整个

中国地区气溶胶类型特性及其时空变化规律。研究结果发

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MODIS气溶胶产品的验证[A].第31届中国气象学会年会现，气溶胶类型受空间、季节、年际变化等特征影响较大，

[C].2014.沙尘气溶胶主要出现在春季，强散射型细粒子气溶胶主要

[2]张志薇,王宏斌,张镭,等.中国3个AERONET站出现在夏季，强吸收型细粒子气溶胶则主要出现在秋冬季

点气溶胶微物理特性分析及比较[J].中国环境科节。

学,2014,34(8):1927-1937.齐玉磊等通过选取了2009—2012年，中国北方4个地

[3]白鸿涛,冯建东,陈勇航,等.基于AERONET SACOL站面AERONET站点（SACOL站、北京站、香河站、兴隆站）

观测资料的沙尘气溶胶光学厚度卫星反演试验研究[J].观测的气溶胶光学厚度AOD，与Terra卫星上MODIS的气

光学学报,2010,30(10):2837-2844.溶胶产品进行对比,发现MODIS反演结果与AERONET

[4]王宏斌,张镭,焦圣明,等.中国地区MODIS气溶胶产品的观测的相对误差为30%。高中明等利用AERONET和

验证及反演误差分析[J].高原气象,2016,35(3):810-SKYNET两个国际气溶胶网站榆中、北京、香河、榆林、敦

822.煌和蒙古国达兰扎达嘎德6个站点的2.0等级气溶胶数据

[5]齐玉磊,葛觐铭,黄建平.北方地区MODIS和MISR与产品，通过对气溶胶光学特征的日变化规律和季节变化特

AERONET气溶胶光学厚度的比较及其时空分布分析征的研究，发现中国北方地区和蒙古国的监测站都在春季

[J].科学通报,2013(17):1670-1679.出现最高值，这和沙尘天气有关。北京和香河站由于人类

[6]高中明,闭建荣,黄建平.基于AERONET和SKYNET网活动影响，AOD在夏季较高。Fu等选取了北京、香河、兴

观测的中国北方地区气溶胶光学特征分析[J].高原气隆、太湖和合肥5个站点的AERONET观测数据，结合相

象,2013(5):1293-1307.应的MODIS卫星反演数据和再分析数据作为初始场，在

[7]Fu,Y.F.,J.C.Zhu,ng,et al.Grid-cell SBDART模式中发展了一种新的格点式的气溶胶直接辐射

aerosol direct shortwave radiative forcing 模型。同时，相应的AERONET观测数据也被用来验证和

calculated using the SBDART model with 评估该模型。

MODIS and AERONET observations:An 总体而言，中国地区已有研究使用的AERONET二级

application in winter and summer in eastern AOD数据主要集中在SACOL站、北京站、香河站、兴隆站、

China[J].Adv. ,2017,34(8):952-964.太湖站等观测时间序列较长的AERONET站点。研究领域

[5]

[6]

[7]

涉及中国气溶胶光学特性研究鉴定、卫星反演及数值模式

产品的验证和评估、环境和辐射效应的研究等多个方面。

4 结语

地基监测数据准确，因此近年来应用需求量非常大，但

仪器昂贵，受地形限制较大，中国国土广阔，地基观测不可

能大规模拓展。这时候就需要卫星遥感，它速度快，成本

低，便于长期监测，又能实时、快速跟踪和监测突发性大气

环境污染。但是卫星遥感数据的质量评估和订正需要有一

定量的地面观测作保证，对于中国人口大量集中的三大城

市群地区，京津冀区域特别是北京周边，AOD观测数据较

为丰富，长江三角洲和珠江三家洲地区AERONET站点较

少，AOD数据覆盖时间也较有限，对于区域气溶胶研究造

成了一定的限制，需进一步建设一些长期的、有代表性的气

溶胶监测站。

参考文献

[1]王宏斌,张镭,焦圣明.基于AERONET观测资料对

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