TOMS 与 OMI 合并臭氧数据 v4全球臭氧监测的长期记录引言臭氧层是地球生命的“保护伞”它吸收来自太阳的有害紫外线辐射。自20世纪80年代南极臭氧洞被发现以来全球臭氧监测一直是大气科学和环境政策的核心议题。TOMS全臭氧测绘光谱仪Total Ozone Mapping Spectrometer数据代表了过去近半个世纪里用于监测全球和区域总臭氧趋势的主要长期、连续卫星观测记录。本文介绍的TOMS and OMI Merged Ozone Data v4简称 TOMS/MERGED_V4是由 NASA 戈达德航天飞行中心大气实验室生成的一套高质量合并臭氧数据集。它整合了多颗卫星的观测数据为研究臭氧层的长期变化、损耗与恢复提供了坚实的数据基础。数据集概述属性说明数据集IDTOMS/MERGED_V4时间范围1978-11-01 至 2026-07-06持续更新空间分辨率约 111 公里1.0° × 1.25° 网格时间分辨率1 天数据生产者NASA / GES DISC戈达德地球科学数据与信息服务中心标签全臭氧测绘光谱仪TOMS数据来源与合并策略该数据集是多个卫星臭氧观测产品的合并成果具体包括TOMS/EarthProbeTOMS/Nimbus-7TOMS/Meteor-3OMI/Aura臭氧监测仪搭载于 Aura 卫星2004 年 7 月至今此外对于没有观测数据的日期数据集中还插入了USGS 插值数据以确保时间序列的连续性。值得特别注意的是OMI/Aura 的数据具有更高的分辨率1.0° × 1.0°而 TOMS 系列数据为 1.0° × 1.25° 网格。该数据集统一将这些数据重采样至约 111 公里的像素大小。版本更新如需了解 v3 与 v4 之间的具体变更可参阅 NASA 提供的变更说明文档。波段信息该数据集包含一个核心波段波段名称单位最小值最大值像素大小说明ozoneDobson多布森单位73*983*111,000 米总柱臭氧含量*注最小值和最大值为估计值实际数值可能因时间和区域而异。Dobson UnitDU是衡量大气中臭氧总量的标准单位。1 DU 相当于在标准温度和压力下0.01 毫米厚的纯臭氧层。通常全球平均臭氧总量约为 300 DU。Earth Engine 代码示例JavaScriptCode Editor// 加载 TOMS 与 OMI 合并臭氧数据 v4vardatasetee.ImageCollection(TOMS/MERGED_V4);// 按时间过滤例如2018年8月1日至10日varfiltereddataset.filterDate(2018-08-01,2018-08-10);// 选择臭氧波段varcolumnOzonefiltered.select(ozone);// 可视化参数varvisParams{min:100,max:500,palette:[1621a2,cyan,green,yellow,orange,red]};// 添加到地图Map.setCenter(6.75,46.53,2);// 定位至瑞士附近Map.addLayer(columnOzone,visParams,Column Ozone);计算区域平均臭氧JavaScript// 定义一个感兴趣区域例如南极洲上空varroiee.Geometry.Rectangle([-180,-90,180,-60]);// 加载并过滤数据集varozoneee.ImageCollection(TOMS/MERGED_V4).filterDate(2024-01-01,2024-12-31).select(ozone);// 计算年度平均臭氧总量varannualMeanozone.mean();// 提取区域平均值varmeanOzoneannualMean.reduceRegion({reducer:ee.Reducer.mean(),geometry:roi,scale:111000,maxPixels:1e9});print(Annual mean ozone over Antarctica (DU):,meanOzone.get(ozone));提取时间序列JavaScript提取特定位置多年臭氧变化趋势// 定义感兴趣点例如南极洲上空varpointee.Geometry.Point([0,-80]);// 加载数据集vardatasetee.ImageCollection(TOMS/MERGED_V4);// 提取臭氧时间序列每月一个值vartsdataset.map(function(image){varozoneValimage.reduceRegion({reducer:ee.Reducer.mean(),geometry:point,scale:111000,maxPixels:1e9});returnee.Feature(null,{date:image.date().format(YYYY-MM-dd),ozone:ee.Number(ozoneVal.get(ozone))});});print(Ozone Time Series:,ts);Pythongeemap / eeimporteeimportgeemap# 初始化 Earth Engineee.Initialize()# 加载数据集datasetee.ImageCollection(TOMS/MERGED_V4)# 按时间过滤filtereddataset.filterDate(2018-08-01,2018-08-10)columnOzonefiltered.select(ozone)# 创建交互式地图Mapgeemap.Map()Map.setCenter(6.75,46.53,2)# 可视化参数vis_params{min:100,max:500,palette:[1621a2,cyan,green,yellow,orange,red]}Map.addLayer(columnOzone,vis_params,Column Ozone)Map.addLayerControl()Map使用条款与引用数据使用政策GES DISC 的数据分发由 NASA 科学任务理事会SMD资助。根据 NASA 地球科学数据和信息政策GES DISC 存档数据可供用户群体免费使用。详细信息请参阅 GES DISC 数据政策页面。建议引用格式, 2012, 最后更新于 2013 年《》。NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA, NASA 戈达德地球科学数据与信息服务中心 (GES DISC)。访问于 地址 根据 Parsons 等人 (2010) 的建议 [doi:10.1029/2010EO340001]。注意事项空间分辨率该数据集的空间分辨率约为 111 公里1.0° × 1.25° 网格适用于全球和区域尺度的臭氧趋势分析不适用于局地尺度的精细化研究。数据连续性数据集通过合并多颗卫星观测数据并插补空白日期实现了从 1978 年至今的长期连续记录是研究臭氧层长期变化的重要工具。版本差异v4 版本相对于 v3 有若干更新具体变更请参阅 NASA 提供的官方文档。OMI 数据优势自 2004 年 7 月起OMI/Aura 的数据被纳入合并产品其分辨率1.0° × 1.0°略高于早期 TOMS 数据1.0° × 1.25°。总结TOMS 与 OMI 合并臭氧数据 v4 是全球臭氧监测领域最权威的长期数据集之一。它整合了来自多颗卫星的观测记录覆盖从 1978 年至今的近 50 年时间跨度为科学家、政策制定者和公众提供了监测臭氧层变化的关键数据。通过 Google Earth Engine 平台用户可以便捷地访问、可视化和分析这一宝贵资源助力于理解臭氧损耗与恢复的复杂过程。