用紫外辐射反演气溶胶单次散射反照率的方法研究

利用紫外辐射监测资料,结合对流层紫外与可见光辐射传输模式,反演气溶胶单次散射反照率(SSA).敏感性试验和误差分析表明:紫外辐照度对SSA敏感;气溶胶光学厚度(AOD)对反演SSA的误差影响最大,波长指数次之,地表反照率和其他因素的影响较小.使用该方法计算的珠三角地区的气溶胶单次散射反照率为0.84~0.99,平均值为0.92,与以往研究相比具有较好的一致性.     

天津市春季气溶胶消光特征和辐射效应的数值模拟

根据GRIMM气溶胶粒谱分析仪对粒子数浓度在线观测资料,拟合了天津市春季霾日和非霾日的气溶胶粒子谱分布,结合同期气溶胶样品化学组分分析结果,利用米散射理论计算分析霾日和非霾日气溶胶消光特征.在此基础上,对辐射传输模式LOWTRAN7中气溶胶光学参量进行了修正,利用修正后的模式模拟霾日和非霾日的地面辐射通量密度.结果表明,观测期间非霾日气溶胶消光系数平均为0.253km-1,散射系数平均为0.213km-1.霾日气溶胶消光系数平均为0.767km-1,散射系数平均为0.665km-1.对比模式计算的辐射通量密度与观测值,表明短波辐射模拟效果较好.     

强火山喷发对地面紫外辐照度的影响

通过辐射传输计算考察了火山气溶胶及Ｏ３变化对到达地面的不同波长紫外直射、漫射和总辐照度，以及ＵＶＢ辐照度的影响，对模拟结果与在北京西北郊实际观测到的皮纳托博火山喷发前后ＵＶＢ辐照度的变化作了比较，并就二差别的一些原因进行了讨论。     

广州地区紫外辐射特征和模式对比分析

根据中国气象局广州热带海洋气象研究所的紫外观测数据,研究了广州的紫外辐射季节变化,结果表明,2005年和2006年广州各月份紫外辐射强度的极值的最大值都出现在7月,2006年的达到了55.48W/㎡,极值的最小值也都出现在1月,2005年最小只有23.17W/㎡.利用NCAR(美国大气研究中心)的TUV模式,模拟研究了2005年11月16~29日一次从清洁到灰霾过程的典型个例,模拟的结果与实际观测基本一致,模式研究表明,在污染较轻时,TUV模式能够很好的模拟晴天紫外辐射的日变化,模式与实测之间有约7%~15%的误差. 随着污染的加剧,模式的偏差也变大.气溶胶对紫外辐射的影响相当大,在气溶胶污染严重时可使紫外辐射降低40%,气溶胶对紫外辐射的短波谱也有较大的影响,随着污染的加重,对紫外辐射的短波衰减会加强.     

中国地区气溶胶类型变化及其辐射效应研究

利用AERONET网站中国地区各区域多个站点长期的观测数据,通过各类气溶胶光学特性的差异（Extinction Angstrom Exponent,EAE;Single Scattering Albedo,SSA）将中国地区华北区域北京、香河站点,华东区域太湖站点,华南区域香港站点,西北区域SACOL站点气溶胶进行分类分析其气溶胶占比特征及年际变化,并进一步研究不同地区各类气溶胶光学及辐射特性差异.研究结果表明,不同地区各类气溶胶占比特征显著,华北区域北京、香河站点混合吸收型气溶胶Type5占比最多,分别占比35%、31%;其次为城市/工业型气溶胶Type3和Type4;华东区域以Type3、Type4和Type5三类气溶胶为主,分别占比32%、26%、25%;华南区域Type3、Type4气溶胶占比最为突出,占比分别达到46%、21%.西北区域Type5占比高达45%,出现高达34%的沙尘型气溶胶Type7.以不同地区各类气溶胶占比特征为基础,不同气溶胶的年际变化趋势差异较大.不同地区各类气溶胶光学特性参数（AOD（Aerosol Optical Depth）、EAE、SSA）年变化特征表明,华北、华东区域AOD减少、EAE变化小、SSA增大;华南区域整体AOD增大,但近年来AOD显著减少、EAE变化小、SSA增大;西北区域AOD增大、EAE增大、SSA减少,即除了西北区域外,其余区域环境空气质量逐渐好转,粒子尺度变化较小,吸收能力下降.地表气溶胶直接辐射强迫效率（ARFE-BOA）结果显示,除华东区域太湖站点外,Type1对地表的降温冷却作用最大,绝对值均大于210 W·m^-2,其次为Type2,即吸收型粒子对地表的贡献大于散射型粒子;关于ARFE-TOA的平均特征,Type4或Type7对大气顶的降温冷却作用最强,而各类气溶胶对大气层的加热作用与ARFE-BOA的平均特征类似,吸收型细粒子对大气层的加热作用较强.     

新疆地区气溶胶对地表太阳辐射的影响初探

为了进一步认识大气气溶胶对气候环境的影响,基于2017年Aqua MODIS C006气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）产品、CERES SSF Aqua MODIS Edition 4A数据集的地表短波辐射以及地面观测太阳辐射数据,对2017年新疆地区AOD和地表太阳辐射年变化进行研究,并以沙尘和人类活动气溶胶丰富的南疆典型地区喀什为代表城市,采用AccuRT辐射传输模式定量化研究晴空时气溶胶对地表短波辐射的影响.结果表明：①地表太阳辐射月均值最大值出现在和田站的5月,为441.62 W·m^-2,最小值出现在乌鲁木齐站点的12月,为37.03 W·m^-2;CERES/SSF地表短波辐射资料与地面观测结果相比,阿克苏站、焉耆站和伊宁站的差距最小,喀什站和若羌站全年存在高估现象,其他站点存在不同程度的高低估现象.②2017年新疆地区AOD格点平均的年均值最小值为0.0175,最大值为0.4610,南疆地区的AOD整体高于北疆地区;2017年AOD格点春夏季的AOD均值分布与全年均值分布特征相似,其中春季的AOD高值区区域面积高于其他季节.③根据AccuRT计算,当AOD由0.05增加为0.56时,四季的地表向下短波总辐射均呈下降趋势,夏季下降幅度最大,由923.02 W·m^-2变化为677.61 W·m^-2,其次为春季和秋季,冬季下降幅度最小.AOD的减少变化导致的地表向下短波总辐射通量、直射辐射通量和散射辐射通量变化敏感度明显高于AOD增加所导致的变化敏感度.     

广州旱季双高污染及消光系数垂直分布特征

利用2017年12月6日～2018年1月3日地面常规气象资料、空气质量6参数、光化辐射资料、气溶胶吸收和散射系数、单次散射反照率、激光雷达反演的气溶胶消光系数与退偏比数据,分析广州地区气象参数变化对污染物浓度的影响和气溶胶对光化辐射的衰减,研究双高(高气溶胶与高O3)污染的形成机理,并从垂直角度探究了双高日边界层内消光...     

银川紫外辐射特征及TUV模式适用性研究

利用2013—2019年银川紫外观测数据,分析了银川紫外辐射变化特征,基于TUV模式,结合云光学厚度、云顶高度、气溶胶光学厚度、单次散射反照比、波长指数、臭氧柱浓度和NO₂柱浓度等遥感资料,研究了TUV模式在银川紫外辐射模拟中的适用性.结果表明,银川多年年平均紫外辐照度为8.7 W·m^-2,7月最高为17.7 W·m^-2,1月最低为3.1 W·m^-2,13：00前后达到日最大值;不同参数输入方案下TUV对银川紫外辐照度随时间变化趋势的把握能力均较好,但平均值和标准差都普遍存在高估现象,2—5月TUV模拟效果最差,1月和6—10月模拟效果较好,11和12月模拟效果最好;模拟层数的增加不能有效提高模拟精度,改善TUV模拟效果;TUV模式模拟误差随着云光学厚度、相对湿度的减小及臭氧柱浓度、云顶高度的增加而增大;TUV对日照时数小于10 h时的紫外辐照度的模拟效果较日照时数大于10 h时好;PM₁₀浓度为0~50 μg·m^-3时TUV模拟均方根误差最小.     

基于TUV模式的对流层光解速率影响因子的研究

应用TUV辐射传输模式进行了一系列的敏感性试验,以期确定影响对流层O₃和NO₂光解速率的关键性因子.结果表明,气溶胶的光学性质对光解速率的影响存在明显差异.在气溶胶光学厚度（AOD）一定的情况下,散射性越强,近地面光解速率越大;当AOD从0.5增加至2.5,J[O¹D]和J[NO₂]极大值分别下降30.3%和13.1%.光解速率对较小的云光学厚度的变化比较敏感.云对J[NO₂]的影响存在明显的时间差异,在早晨和傍晚,J[NO₂]的衰减可以达到12%,而午时,J[NO₂]的衰减不足4%;在垂直方向上,云层的存在能够减小通过云层的光化辐射通量,有效降低云下光解速率,而云滴的后向散射特性能增大云上的光解速率.臭氧能够吸收300nm左右的紫外辐射,因而臭氧柱浓度变化对J[O¹D]有显著的影响,臭氧柱浓度从200DU增加至400DU,J[O¹D]极大值下降了53.1%,J[NO₂]极大值仅降低了1.0%.同时发现,气溶胶和云相对位置的改变对光解速率的垂直分布有较大的影响,气溶胶在云上时,高层的光解速率明显增大,且气溶胶的散射性越强,光解速率的增幅越大;当吸收性气溶胶位于云上时,使得高层光化辐射通量大量衰减,此时云层对于光解速率的影响比较微弱.     

华北地区沙尘天气垂直气溶胶直接辐射强迫

利用CALIOP数据和SBDART（Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer）辐射传输模式研究了2013~2016年华北地区8d沙尘天气气溶胶及其直接辐射强迫垂直分布特征,分析了气溶胶垂直分布和光学特性对直接辐射强迫的影响.结果表明,气溶胶集中分布在地表及以上3km范围,其中纯净沙尘型和污染沙尘型气溶胶位于上层,污染大陆型气溶胶和烟雾位于下层.大气层顶、地表和大气层的日均气溶胶直接辐射强迫分别是-38.41~-88.44,-74.03~-225.86,9.06~137.42W/m².0~8km高度范围气溶胶直接辐射强迫是负值,且随着高度的增加绝对值逐渐减小.气溶胶垂直分布对大气层顶、地表和大气层的直接辐射强迫影响较小,但对直接辐射强迫垂直分布影响较大,由气溶胶廓线差异造成的同一高度层气溶胶直接辐射强迫最大差值能达到31.18W/m².气溶胶光学厚度和单次散射反照率对直接辐射强迫影响明显.消光能力相同时,吸收性气溶胶对短波太阳光的衰减作用大于散射性气溶胶,后向散射比例大的气溶胶大于后向散射比例小的气溶胶.     

山西夏季气溶胶空间分布飞机观测研究

以搭载了多种气溶胶观测仪器的飞机为观测平台,在2013年夏季首次对山西中部地区霾日及晴空大气气溶胶空间分布特性进行了观测,得到气溶胶粒子数浓度和尺度的垂直分布廓线以及不同高度气溶胶粒子谱分布特征.研究发现,山西夏季非降水天气条件下气溶胶粒子以核模态和积聚模态的细粒子为主,粗粒子很少.霾日气溶胶数浓度是晴空的2~3倍,主要是核模态的小粒子;气溶胶粒子数浓度随着高度逐渐减小,低空存在气溶胶累积区,逆温层的存在是导致气溶胶累积区形成的主要原因;气溶胶粒子尺度随高度增加,大粒子主要分布在2500m以上的高空;不同高度上的气溶胶粒子谱均呈双峰或三峰分布,谱型基本一致,从近地面到5000m高空,气溶胶粒子谱随高度的增加略有展宽.观测区域气团后向轨迹模拟结果显示,4000m以上高空气溶胶粒子主要是从中国西北地区远距离输送而来,3000m以下气溶胶粒子则主要来源于近地面排放.     

列车表面涂层光老化试验加速因子建模研究

目的建立客观、定量的列车表面防护涂层实验室模拟紫外辐射当量对自然太阳紫外辐射的加速因子计算模型。方法以兰新高铁为例,设计一种建模方案,主要步骤包括选取建模列车站点、确定站点气象地理区划、计算站点环境变量影响距离、建立站点太阳辐射环境谱,分别建立二级气象地理区划、一级气象地理区划和全线太阳辐射环境谱,最后,建立加速因子模型。结果基于NASA Surface Meteorology and Solar Energy(SSE)地面太阳辐射数据,结合实验室条件,计算了兰新高铁表面防护涂层紫外光老化试验的加速因子,约为9.5。结论上述实验室光老化试验加速因子建模思路,解决了列车这种跨越大范围区域的装备光老化试验加速因子的计算问题,简单实用,可推广至飞机、轮船、汽车等相似装备表面涂层以及金属等其他材料的紫外光暴露试验评价。     

利用偏振-米散射激光雷达研究广州一次浮尘天气过程

利用偏振-米散射激光雷达、颗粒物监测仪数据,结合风廓线等气象资料分析讨论了2012年3月25日广州浮尘天气气溶胶污染事件,通过气团后向轨迹分析了沙尘气溶胶的来源及路径.结果表明本次污染过程与我国西北地区大部沙尘暴产生的浮尘远距离输送有关;浮尘期间相对湿度迅速下降,测点PM10中PM2.5所占的比例在28%~31%之间,与广州地区以细粒子污染为特征不同,本次气溶胶污染事件主要是由粗粒子引起;影响近地面的沙尘层主要分布高度在1000~2000m区域;沙尘过境期间探测到气溶胶最大退偏比为0.34.     

Photolysis of a mixture of anthracene and benzo[a]pyrene at ultra-trace levels in natural water with disinfection purposes

The photodegradation of anthracene(AN) and benzo[a]pyrene(BaP),two priority polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs),was examined at ultra-trace levels in surface water to elucidate their behaviour under several irradiance values and types of radiation.The emitting flux and the spectrum of the lamps were found to develop a crucial role in AN and BaP degradation since removal efficiencies of the target contaminants higher than 99%were found after 15 min of irradiation under an ultraviolet C(UVC) irradiance of 0.63 mW/cm~2,corresponding to a fluence of 560.25 mJ/cm~2.On the other hand,although ultraviolet A(UVA) lamps exhibited a higher irradiance compared to that of UVC lamps,they were not efficient for degrading the target PAHs.The removal kinetic studies corroborated these findings,being the AN elimination rate in surface water higher than that in deionized water at optimal operating conditions.Disinfection potential was also measured.A rapid microbial load inactivation,in terms of total coliforms naturally contained in the water matrix studied,was evidenced within 15 min of treatment for the fluence referred.However,after 24 hr in the dark,a regrowth was observed.Additionally,photolysis products more toxic than the parent compounds were found,which were not removed even by extending the treatment time.In this regard,it can be concluded that the individual action of UVC light for removing AN and BaP with disinfection purposes is not an efficient treatment;therefore,the use of radiation in combination with other kinds of treatments is required.     

Biologically effective ultraviolet radiation in Beijing area

Ozone layer depletion implies the enhancement of solar ultraviolet radiation at the earth's surface. However, aerosol contributes to the scattering of solar radiation and leads to the reduction of UV-B radiation on the ground. In this paper, the model calculation shows that due to effects of atmospheric ozone and aerosol UV-B radiation in Beijing in the past decade has decreased with the annual change rate of 0.7%, which is probably approximate to the measured values. The effects of three scenarios for long-term changes in atmospheric ozone and aerosol concentrations on UV-B radiation reaching the ground in are also discussed.     

广州气溶胶中有机物的分布及其与人体健康关系的研究

使用大流量采样器加分级采样头在广州市区和郊区设点进行了采样,用GC/ITD和GC/FID对大气气溶胶中的正构烷烃和多环芳烃做了定性和定量分析,并用回归法进行了数据处理,探求了气溶胶中有机物的含量与颗粒物粒径之间的分布关系。结果表明:34~46%的气溶胶颗粒物,31~49%的正构烷烃,50~70%的多环芳烃能穿透和滞留在肺泡;78~79%的气溶胶颗粒物,87~88%的正构烷烃,95~98%的多环芳烃能进入呼吸道,对人体健康的危害很大。研究还发现:大气颗粒物、正构烃和多环芳烃的粒径分布符合对数正态分布规律。      

利用MODIS遥感数据反演广州市气溶胶光学厚度

利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据和NASA的V5.2气溶胶业务反演算法,对广州市进行了高空间分辨率气溶胶光学厚度的反演,并应用地面太阳光度计(CE-318)观测的气溶胶光学厚度进行验证.结果表明,利用MODIS L1B数据进行高分辨率气溶胶光学厚度反演,结果精度较高.利用反演结果分析2008~2009年冬季广州市的气溶胶光学厚度时空变化特征,2008年12月的气溶胶光学厚度较低,平均大约为0.65,随后气溶胶光学厚度逐渐增大,到2009年2月,气溶胶光学厚度平均大约为1.35.广州市气溶胶光学厚度空间差异显著,在0.1~1之间变化,呈东北低西南高的空间分布特征.即森林覆盖率比较高的地区气溶胶较低.