Google Earth Engine——MERRA-2 M2T1NXAER：1980-2022年气溶胶逐日数据集

M2T1NXAER（或 tavg1_2d_aer_Nx）是现代时代回顾分析研究和应用版本 2 (MERRA-2) 中每小时时间平均的二维数据收集。该集合包括同化气溶胶诊断，例如气溶胶成分（黑碳、灰尘、海盐、硫酸盐和有机碳）的柱质量密度、气溶胶成分的表面质量浓度和总消光（和散射）气溶胶光学厚度(AOT) 在 550 nm。总 PM1.0、PM2.5 和 PM10 可以使用 常见问题解答中描述的公式得出

数据字段使用从 00:30 UTC 开始的一小时的中心时间进行时间戳，例如：00:30、01:30、...、23:30 UTC。

MERRA-2 是 NASA 全球建模和同化办公室 (GMAO) 使用戈达德地球观测系统模型 (GEOS) 版本 5.12.4 制作的卫星时代全球大气再分析的最新版本。该数据集涵盖了 1980 年至今的时期，后续更新延迟为一个月后约 3 周。

数据集可用性

1980-01-01T00:00:00Z–2022-05-31T23:00:00

数据集提供者

美国国家航空航天局/MERRA

地球引擎片段

ee.ImageCollection("NASA/GSFC/MERRA/aer/2")

波段信息：

分辨率
69375 米

Y 分辨率
55000 米

乐队

姓名	单位	描述
BCANGSTR		黑碳埃参数 [470-870 nm]
BCCMASS	公斤/（米^2）	黑碳柱质量密度
BCEXTTAU		黑碳消光 AOT [550 nm]
BCFLUXU	公斤/米/秒	黑碳柱 u 风质量通量
BCFLUXV	公斤/米/秒	黑碳柱v-风质量通量
BCSCATAU		黑碳散射 AOT [550 nm]
BCSMASS	公斤/（米^3）	黑碳表面质量浓度
DMSCMASS	公斤/（米^2）	Dms 色谱柱质量密度
DMSSMASS	公斤/（米^3）	Dms 表面质量浓度
DUANGSTR		尘埃参数 [470-870 nm]
DUCMASS25	公斤/（米^2）	粉尘柱质量密度 - PM2.5
DUCMASS	公斤/（米^2）	尘柱质量密度
DUEXTT25		除尘 AOT [550 nm] - PM2.5
DUEXTTAU		除尘 AOT [550 nm]
DUFLUXU	公斤/米/秒	尘柱 u 风质量通量
DUFLUXV	公斤/米/秒	尘柱v-风质量通量
DUSCAT25		粉尘散射 AOT [550 nm] - PM2.5
DUSCATAU		粉尘散射 AOT [550 nm]
DUSMASS25	公斤/（米^3）	粉尘表面质量浓度 - PM2.5
DUSMASS	公斤/（米^3）	粉尘表面质量浓度
OCANGSTR		有机碳埃参数 [470-870 nm]
OCCMASS	公斤/（米^2）	有机碳柱质量密度
OCEXTTAU		有机碳消光 AOT [550 nm]
OCFLUXU	公斤/米/秒	有机碳柱 u-风质量通量
OCFLUXV	公斤/米/秒	有机碳柱v-风质量通量
OCSCATAU		有机碳散射 AOT [550 nm]
OCSMASS	公斤/（米^3）	有机碳表面质量浓度
SO2CMASS	公斤/（米^2）	So2 柱质量密度
SO2SMASS	公斤/（米^3）	So2 表面质量浓度
SO4CMASS	公斤/（米^2）	SO4 柱质量密度
SO4SMASS	公斤/（米^3）	SO4 表面质量浓度
SSANGSTR		海盐埃参数 [470-870 nm]
SSCMASS25	公斤/（米^2）	海盐柱质量密度 - PM2.5
SSCMASS	公斤/（米^2）	海盐柱质量密度
SSEXTT25		海盐消光 AOT [550 nm] - PM2.5
SSEXTTAU		海盐消光 AOT [550 nm]
SSFLUXU	公斤/米/秒	海盐柱 u 风质量通量
SSFLUXV	公斤/米/秒	海盐柱v-风质量通量
SSSCAT25		海盐散射 AOT [550 nm] - PM2.5
SSSCATAU		海盐散射 AOT [550 nm]
SSSMASS25	公斤/（米^3）	海盐表面质量浓度 - PM2.5
SSSMASS	公斤/（米^3）	海盐表面质量浓度
SUANGSTR		SO4 埃参数 [470-870 nm]
SUEXTTAU		SO4 消光 AOT [550 nm]
SUFLUXU	公斤/米/秒	SO4 柱 u-风质量通量
SUFLUXV	公斤/米/秒	SO4柱v-风质量通量
SUSCATAU		SO4 散射 AOT [550 nm]
TOTANGSTR		总气溶胶埃参数 [470-870 nm]
TOTEXTTAU		总气溶胶消光 AOT [550 nm]
TOTSCATAU		总气溶胶散射 AOT [550 nm]

代码：

var dataset = ee.ImageCollection('NASA/GSFC/MERRA/aer/2')
                  .filter(ee.Filter.date('2022-02-01', '2022-02-02'));
var black_carbon_column_u_wind_mass_flux = dataset.select('BCFLUXU');
var bccVis = {
  min: -0.0000116,
  max: 0.0000165,
  palette: ['001137', '01abab', 'e7eb05', '620500']
};
Map.setCenter(-95.62, 39.91, 2);
Map.addLayer(black_carbon_column_u_wind_mass_flux, bccVis);

引用：

使用条款

NASA 促进与研究和应用社区、私营企业、学术界和公众全面和开放地共享所有数据。

结果：

 

 上面提到的常见的计算公式pm：

1.  MERRA-2 土壤水分变量及其单位是什么？

MERRA-2 提供了陆地表面诊断文件集合中两种不同单位的土壤水分（M2T1NXLND、M2TMNXLND 和 M2TUNXLND）。

第一组变量是不同层深度的相对饱和度（无量纲）单位的g圆润湿值 (GWET*)（更多内容见下文）。值为 1 表示完全饱和的土壤，值为 0 表示完全无水的土壤

第二组变量是以m 3 /m 3 的体积单位表示的土壤水分含量( * MC ) ，即大块土壤（包括所有固体物质、水和空气）体积内的水体积。

阅读详情”

2. 为什么许多时间和地点的积雪深度是恒定的且相似（~0.17 M ）？

积雪深度 (SNODP) 仅记录为积雪覆盖部分内的积雪深度。另一方面，雪量 (SNOMAS) 是相对于整个网格单元区域记录的，包括积雪和无雪部分。

整个网格单元（包括积雪和无雪部分）的平均积雪深度可以通过将 SNODP 与 FRSNO 相乘来计算。

阅读详情”

3.  MERRA-2 气溶胶在每个容器中的半径是多少？

单击“阅读更多”以查看 MERRA2（以及当前版本的 GEOS/GOCART）中使用的气溶胶尺寸。

阅读更多 ”

4. 如何在 MERRA-2 中获得地表 PM2.5 浓度？

使用 2D aer_Nx 集合中的字段，可使用以下公式计算颗粒物浓度：
PM2.5 = DUSMASS25 + OCSMASS+ BCSMASS + SSSMASS25 + SO4SMASS* (132.14/96.06)

硫酸盐需要一个倍增因子，因为 MERRA-2 中的物种示踪剂是硫酸根离子。对于 GEOS FP 的用户，请注意此公式不适用于 FP，因为 MERRA-2 不包括硝酸盐气溶胶。

参见参考资料»

5. 如何获取 MERRA-2 中的 PM1 和 PM10 浓度？

与 PM2.5 不同，PM2.5 的灰尘和海盐贡献包含在 2D aer_Nx 集合中，MERRA-2 中没有现成的 PM1/PM10 诊断。但是，可以根据 aer_Nv 集合中的气溶胶质量混合比计算 P1/PM10 浓度。从最低模型层 72 中的气溶胶质量混合比开始（回忆：MERRA-2 垂直层自上而下排列）并根据以下公式计算颗粒物浓度：

PM1 = (1.375*SO4 + BCphobic + BCphilic + OCphobic + OCphilic + 0.7 * DU001 + SS01 + SS002) * 艾登斯

PM10 = (1.375*SO4 + BCphobic + BCphilic + OCphobic + OCphilic + DU001 + DU002 + DU003 + 0.74 * DU004 + SS01 + SS002 + SS003 + SS004) * 艾登斯

其中 g 是重力常数，delp 是最低模型层的压力厚度（以 Pa 为单位）。

参见参考资料»

6.  ASM 和 ANA 数据采集有什么区别，如何选择？

请参阅ANA 和 ASM 数据收集之间差异的补充说明[PDF]。

7. 数据何时可用？

月末创建月档，整月进行质检。经批准后，数据将发布到GES DISC。因此，每个新月大约在下个月的 15 日至 20 日之间可用。

但是，如果输入观察流或计算服务出现任何中断，则可能会出现延迟。

8. 正在产生什么数据？

MERRA -2 文件规范文档提供了有关变量、单位和数据文件集合的广泛信息。

9.  FLX 集合和 LND 集合中包含的通量数据有什么区别？

MERRA 的土地参数化是 Randy Koster 的 Catchment 模型，但其他表面，如内陆水域、海洋表面和冰川也被视为子网格图块。在 LND 变量集合中，所有数据均来自土地模型，并未根据该网格点的土地比例进行加权。提供这些数据是为了更好地计算土壤水和土地能源的土地预算。

FLX、RAD 或任何其他变量集合中的数据代表按其分数覆盖加权的所有不同瓦片的网格盒平均值。这是您将使用蒸发来计算大气能量平衡的地方。这里的重要区别是 LND 仅是土地，而所有其他集合都代表整个网格框。

GEOS 和 MERRA 中的部分土地覆盖在此处进行了更多讨论： https ://gmao.gsfc.nasa.gov/reanalysis/MERRA/land_fractions.php

10. 为什么 MERRA 和其他重新分析之间在 1000MB 和 850MB 之间存在如此大的差异？

用于生成 MERRA 的 GEOS 数据同化系统不会（或在生成时没有）将数据外推到高于地表压力的压力水平。这些网格点由未定义的值标记。结果是，与其他数据集相比，包含这些点的面积平均值在没有额外筛选的情况下将不具有代表性。时间平均值（例如每月平均值）在地形边缘也可能存在显着差异。提供最低模型级别的数据和表面数据，以便用户可以进行自己的推断。提供了讨论此问题的页面。见MERRA

11. 什么是位移高度，DISPH？

更完整的推导和讨论的选择是微气象学教科书，例如 Roland Stull 的《边界层气象学》。

简而言之，地球表面的元素、草、灌木、农作物、树木和建筑物都会对风廓线造成一些摩擦和扰动。位移高度（或深度，或零平面位移）解释了它们在计算表层测井风廓线时的影响。位移高度是对数风廓线将风投射为零的高度，用于计算表面后来的湍流通量。在小于位移的高度，不同的物理过程和理论取代了测井剖面方法。出于实际目的，MERRA 2m 和 10m 输出旨在与屏幕级气象站进行比较。

12.  MERRA-2 同化了哪些地面气象数据？

从陆基地面气象站，只有地面压力被同化。无线电探空站可能有助于较低级别的分析（T、Qv、U、V）。同样，商用飞机可以提供较低级别的上升和下降数据（T、U、V）。还有风廓线仪（U，V）。在海洋上，船舶和浮标可以提供 PS、T、Qv、U 和 V。有关详细信息，请参阅MERRA-2 观测技术备忘录。