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大气边界层又称行星边界层,是指直接受下垫面的影响并且与下垫面相互作用的大气的底层部分。地球表面与大气之间动量、能量的交换,水汽、二氧化碳等以及多种大气污染物的排放和扩散,均发生大气边界层内,地表提供的物质和能量主要在大气边界层内消耗和扩散,因此大气边界层的研究对大气污染以及水汽和能量通量的观测具有重要的意义。 本文提出了基于MODIS与AIRS水汽廓线产品提取大气边界层高度的方法,且利用2012年黑河流域联合试验期间观测的探空数据对研究结果进行了验证,其主要结论如下: (1)对数据的缺失区域进行了数据插补后,基于MODIS MOD07数据的大气边界层高度提取方法,采用水汽混合比梯度法,提出了空间分布的大气边界层高度提取方法。利用理查德孙数法结合主观法对黑河流域HIWATER以及WATER联合实验期间观测的探空数据进行了大气边界层高度提取并将其用作精度验证数据,得出的结论为在晴天大气不稳定条件下该方法的R2为0.79,均方根误差为370米,同时本文还统计了2012年高崖站全年的边界层高度变化过程且结果合理;以上结果都说明了利用遥感水汽廓线数据估算大气边界层高度的可行性。 (2)本文基于AIRS水汽廓线产品数据,针对AIRS水汽产品数据的高垂直分辨率的特征采用位温廓线法,提出了新的可以准确提取大气不稳定条件以及有云条件下大气边界层高度的方法。利用MERRA再分析数据以及黑河流域2012年联合试验期间观测的探空数据估算的大气边界层高度对提取结果验证后得出:利用AIRS数据估算的大气边界层高度在年平均尺度上和MERRA再分析数据的大气边界层高度一致,站点数据的验证结果显示该方法的R2为0.84,均方根误差为313米。由于MODIS水汽廓线数据在有云条件下会造成数据缺失,垂直分辨率较低以及水汽混合比廓线提取大气边界高度存在的不足制约了边界层高度的估算精度,因此基于AIRS位温数据的大气边界层高度的提取结果较MODIS MOD07数据的估算结果不论是在方法理论的完善性以及提取结果的精度方面都有了很大改善。