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...     

基于多波长激光雷达探测雾和霾的应用研究

该文利用355 nm&532 nm的双波长大气颗粒物监测激光雷达和910 nm的激光云高仪3个不同波长的激光雷达来探测雾、霾过程,并结合地面气象要素,分析雾、霾过程中气溶胶的光学特性和吸湿性质。结果表明,雾后向散射强度较大,后向散射系数在垂直方向上变化率大,出现高度较低;霾后向散射强度较小,空间分布均匀,后向散射系数垂直变化率小,出现高度较高。对雾、霾天气中气溶胶吸湿性质进行分析,得出随着气溶胶粒子的吸湿增长,较长的波长对大粒子更为敏感,且相对湿度越大,气溶胶粒子的吸湿增长速度越快。吸湿增长因子和Angstrom指数呈负相关,气溶胶粒子增长的越快,Angstrom指数减小的速度也越快。在近地面处,雾、霾天气的Angstrom(910 nm/532 nm)指数小于Angstrom(532 nm/355 nm)指数,而晴天与之相反,表明雾、霾天气时,大气中有较多的粗粒子存在,而晴天则以细粒子为主。     

一次严重灰霾过程的气溶胶光学特性垂直分布

利用激光雷达在广州地区一次严重灰霾过程进行探测,并反演气溶胶消光系数及退偏比,分析边界层结构演变对气溶胶消光系数廓线分布的影响.结果表明,气溶胶主要在1.5km以下.发生灰霾天气时,霾层达到1km,午后可达1.5km,发生严重灰霾天气时,霾层只有500m.气溶胶消光系数随高度分布在清洁过程中呈线性递减,标高为1490m,在灰霾过程中呈指数递减,标高为789.5m.从气溶胶消光系数廓线变化可以很好地反演边界层结构的演变.气溶胶消光系数在残留层顶出现极大值.气溶胶退偏比有明显的日变化,白天的退偏比比夜间的高,午后出现峰值.该次过程气溶胶的退偏比小于0.2.本地气溶胶廓线只有在清洁过程时与Elterman廓线接近.     

北京春季强沙尘过程前后的激光雷达观测

利用激光雷达、PM_2.5和地面气象要素等综合观测资料,分析了北京地区2012年3月30—31日的强沙尘过程前后的天气形势和PM_2.5的污染特征,反演了雷达探测期间得到的消光系数,探讨了沙尘过程中气溶胶的时空分布特征及输送特征. 结果表明:沙尘过境时,地面风速最大达到6m/s,沙尘沉降时ρ(PM_2.5)增至289μg/m3,相对湿度和能见度明显降低,大气低层逆温和近地面风速等气象条件对沙尘影响地面的时间和程度起到了重要作用;沙尘层雷达反演的气溶胶消光系数最大为0.96km-1,偏振比最大为0.4,近地面消光系数变化与地面ρ(PM_2.5)变化规律吻合较好,其探测可以精确反映不同天气形势下气溶胶的垂直结构和时空变化信息;高空输送至北京的沙尘以粗颗粒物为主,细粒子主要来源于本地及周边地区细粒子源;西北方向的内蒙及外蒙地区沙尘输送是导致此次北京强沙尘过程的主要原因.      

基于综合立体观测网的京津冀地区污染过程分析

为揭示大气污染的演变规律,推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善,针对大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,在京津冀及其周边地区建立大气污染传输通道立体观测网,围绕2017年秋冬季和2018年春、秋、冬三季开展重污染时段和重污染过程的地基和车载走航观测,评估区域大气污染输送和城市间大气污染的相互传输量.结果表明:北京市污染呈明显的区域性特征,春季主要受区域不利扩散条件及沙尘传输影响,秋季主要受西南通道传输影响,冬季主要受西南、南部、东南通道混合层内传输与区域扩散条件不利的共同影响.秋冬季京津冀地区NO₂、SO₂污染物垂直柱浓度整体低于西南、东南和南部输送通道区域,当弱南风静稳天气条件主导时,北京市易受到污染物输送的影响,形成局域污染过程.研究显示,北京市重污染时段外来污染物各类尺度输送通道中,西南通道污染传输为主导,部分时段还受到东南和东部通道污染传输的影响.      

PML系统性能测定及卷云偏振探测结果分析

偏振-米散射激光雷达(PML)是532 nm单波长激光雷达,可对气溶胶的消光特性及偏振特性进行定量探测.对PML探测性能从三方面进行验证:①对PML主要性能参数的测试结果表明,该系统性能可靠;②对比PML和拉曼-米散射激光雷达(RML)对气溶胶的测试结果发现,二者基本一致;③用激光雷达和太阳辐射计对同一大气光学厚度对比探测可知,二者探测值基本一致.用PML对2005年2─5月合肥地区卷云退偏振比的观测结果表明:合肥地区位于7～12 km高度区域的卷云退偏振比为0.25～0.50,其平均值为0.35±0.07.      

臭氧激光雷达技术及应用研究进展

差分吸收臭氧激光雷达是完善光化学立体监测体系的重要技术，因其高时空分辨率的廓线探测优势而得以迅速发展，目前已被广泛应用于对流层臭氧浓度的遥感探测。阐述了臭氧激光雷达的原理，归纳总结了雷达系统及关键技术的国内外最新研究进展，梳理了臭氧激光雷达在环境领域的应用现状，并基于我国城市臭氧污染问题现状和管理需求，初步探索设计了臭氧激光雷达监测网络业务应用的整体框架。指出了臭氧激光雷达技术及应用中存在厂家众多但缺乏统一的技术规范和行业标准，数据质量及准确性有待提高，与标准分析方法产生数据的可比性较差等不足之处；提出了核心部件国产化，系统小型化、自动化及商用化，多平台以及与其他监测方式联用等发展趋势。     

基于激光雷达和超级站监测的一次沙尘过程分析

利用南京市气溶胶激光雷达网和草场门超级站监测数据,对2022年3月2—3日南京地区一次沙尘污染过程的垂直特征和地面PM_2.5组分变化进行了分析。结果表明,草场门、八卦洲和土桥3处点位的气溶胶激光雷达均观测到消光系数和退偏振比在凌晨至清晨时段有垂直分层现象,说明高空输入的沙尘气团位于城市污染气团上空,而此时地面PM_2.5组分以二次无机盐(硝酸盐、硫酸盐和铵盐)为主。中午前后,各高度的退偏振比及消光系数发生突变,主要是由高空输入沙尘和城市污染气团的垂直混合引起的。随着日间大气垂直交换的加大,PM_2.5中地壳物质的浓度均值和占比显著上升,其中浓度从3 μg/m³升高至5 μg/m³,占比从3%上升至10%。     

江苏省颗粒物激光雷达组网在一次复合过程中的应用分析

基于2022年9月5—11日江苏省发生臭氧连续超标，细颗粒物（PM_2.5）浓度同步上升的一次典型复合污染过程，利用颗粒物激光雷达组网对江苏省6个城市的大气垂直剖面进行了连续监测，并结合近地面污染物浓度和气象要素观测数据分析了此次污染过程的成因。结果表明，污染过程期间各城市呈现高温、小风、强太阳辐射的特征，造成日间二次生成的颗粒物在本地积聚。各城市颗粒物浓度的小时变化趋势大致相同，颗粒物浓度大幅升高期间，ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）值也同步上升，以PM_2.5生成为主导。激光雷达探测结果显示，1 km以内的355 nm消光系数显著增强，表明此次污染过程是由于强大气氧化性导致以极细颗粒物为主导的PM_2.5大量二次生成，无明显的区域传输，同时夜间伴随边界层高度降低，白天生成的高浓度PM_2.5沉降至地面，期间淮安市、扬州市和镇江市受浮尘、扬尘等粗粒子影响，边界层内粗颗粒物浓度也较高。