大气气溶胶多层结构的激光雷达探测

目的探测大气气溶胶的垂直分布,表征气溶胶的垂直结构和各层气溶胶的性质。方法使用金华站点激光雷达观测数据进行个例分析,用梯度法对边界层进行反演,利用退偏振比、颜色比和光学厚度对大气中不同高度的气溶胶层进行分析。结果大气垂直结构会出现多层不同性质的气溶胶层,激光雷达可以准确地探测气溶胶随时间变化的垂直结构特征。选取0点至8点进行分析表明,在1.5km高度上下出现两层气溶胶层,上下两层气溶胶层呈现出不同的性质,且其性质会随时间变化而改变。结论大气边界层以外气溶胶分布较为复杂,利用激光雷达探测的气溶胶消光系数、退偏振比、颜色比和光学厚度等参数能够较好地表征气溶胶的垂直结构和各层气溶胶的性质。     

渤黄海上空气溶胶遥感探测与分析

气溶胶的来源及变化分析对于研究气候变化和海洋环境污染都有重要意义.遥感技术能实时提供大尺度气溶胶时空变化信息,这对于估算入海通量有重要参考价值.本文利用MODIS资料,通过查算表拟合等方法对渤黄海上空的气溶胶光学厚度和Angstrom指数,进行了估算.整个空间分布结果基本合理,和台站测试结果也比较类似.研究表明遥感方法较好地展现了气溶胶光学厚度和Angstrom指数的空间变化特征,可为进一步分析气溶胶输移路径及建立人海通量估算模型等研究提供参考.     

广州城区冬季大气边界层气溶胶激光雷达探测

激光雷达是大气边界层气溶胶和云的一个高效探测工具。2010年12月利用Mie散射激光雷达对广州城区冬季大气边界层进行系统观测,分析讨论了测站地域上空大气气溶胶的消光系数垂直分布和时间变化的主要特征。结果表明:冬季广州大气边界层气溶胶主要分布在1100m以下区域,气溶胶分布具有多层结构;大气边界层高度稳定分布在500~620m左右,边界层高度日变化不明显;冬季广州气溶胶源较为稳定并且变化慢;广州城区气溶胶浓度白天比晚上大,峰值出现11颐00~14颐00左右,谷值出现在20颐00左右。     

华北平原夏收期间气溶胶卫星遥感探测分析

为研究2014年华北平原在夏收期间气溶胶污染的时空分布特征及形成原因,对2014年6月MODIS卫星的华北平原的气溶胶光学厚度(AOD)、细粒子比(FMF)、火点分布及后向轨迹进行了分析.结果表明,2014年6月华北平原的气溶胶光学厚度值在1.2~2.0之间,远高于年平均值1.0~1.2,而6月的火点分布主要集中在6—14日,此阶段的气溶胶光学厚度值高于6月6日前及14日以后的气溶胶光学厚度值.在两个特定研究区——华北南部及长三角地区,通过对6月的3个阶段的细粒子比进行分析,发现火点集中阶段细粒子排放增多,确定此次污染极有可能是由秸秆燃烧造成.在火点集中时期,两个研究区的后向轨迹说明,污染主要来自火点分布密集区域,进一步确定了秸秆燃烧是华北平原在夏收期间的主要污染源之一.     

基于CALIOP探测的合肥气溶胶垂直分布特征

利用2012~2013年CALIOP卫星产品及合肥地面常规观测资料,筛选统计卫星过境的晴日、霾日过程,通过532nm消光系数、532nm后项散射系数、体积退偏比及色比对合肥霾日及晴日的气溶胶垂直分布特征进行了对比分析.结果表明:霾日夜间,合肥污染物聚集层在500m以下,最大消光系数约为0.55.霾日白天,受湍流作用影响这一高度被抬升到300~700m,最大消光系数为0.67.霾日与晴日气溶胶消光系数差异最为明显的是在1km以内高度内,霾日消光系数为非霾日的3倍,说明霾时的气溶胶聚集在低层大气0~1km内.合肥霾发生时,不规则的、色比在0.2~0.6、后项散射系数在0.001~0.0050km-1?sr-1之间的一般陆地性气溶胶增加.     

激光探测烟羽抬升高度

利用红宝石激光雷达.探测了某发电厂所排放烟羽的抬升高度,并与几种有代表性的烟气抬升高度公式进行了分析比较.     

重庆典型灰霾天气下大气气溶胶的激光雷达探测

简要介绍了法国Losphere公司ALS300型偏振Mie散射激光雷达的基本结构、探测原理及反演算法,并通过在重庆主城区2009年11月23～27日一次典型灰霾天气条件下连续的气溶胶激光雷达探测结果分析得出,重庆冬季典型灰霾天气下PBL平均高度约为600米,AOD值在4及以上。     

基于CALIOP探测的京津冀地区气溶胶垂直分布特征

利用2011—2015年星载激光雷达(CALIOP)探测资料分析京津冀地区气溶胶消光系数(AEC)的垂直分布,AEC表征了气溶胶的浓度水平。结果表明:AEC的垂直分布季节变化显著,2 km以下尤为明显;整层气溶胶光学厚度(AOD)在夏季(0.7)高于其他季节,湿度对AEC产生较大的影响;而500 m以下低层的AEC体现的特征与之相反,冬季最大(0.65 km~(-1)),春夏季较小(0.25 km~(-1))。夏秋季低层AEC存在较大昼夜差异,夜间最大为0.65 km~(-1),是白天的2.5倍,低层较大的相对湿度昼夜变化成为消光系数巨大差异的主因。南北向贯穿京津冀地区垂直剖面上AEC的分布显示,在夏季夜间,气溶胶浓度水平在南部地区的低层较高,而在其他季节并没有体现出明显的南北差异。     

大气气溶胶主被动遥感探测应用技术进展

大气气溶胶广泛影响着地球的气候与环境,尤其是日益严重的颗粒物污染已对公众健康和生态安全构成了巨大的威胁。面对我国空气重污染的现状,大气污染治理急需对气溶胶及其光学特性进行大范围、高频次、高精度、立体的遥感监测和定量分析。目前,气溶胶遥感监测有多波段、多角度、偏振等被动探测方法,也有激光雷达结合高光谱、偏振的主动探测方法。本文在分析国内外大气激光雷达卫星载荷的基础上,分析了目前基于主动、被动遥感探测手段的气溶胶遥感监测应用研究进展,研究发现激光主动探测在大气环境定量监测中的作用更加突出,主被动结合、多手段综合是大气环境监测卫星的发展方向。     

成都市混合层高度与气溶胶层高度关系的研究

混合层高度(MLH)和气溶胶层高度(ALH)作为表征污染物在大气垂直结构上的最大高度,两者在某些情况下可近似相等,为探究成都市MLH和ALH是否可以等价替换使用,该文利用2017-2019年四川省环保厅超级监测站(西南交通大学站)以及同期成都温江探空站的监测数据,对成都市MLH和ALH的相关性和差异性进行分析研究。结果表明,MLH和ALH在数据分布上具有较大差异性,且MLH和ALH两者在数据上具有较弱的负相关关系。对成都市ALH和MLH的时间变化规律进行分析和研究表明,ALH在一般情况下明显高于MLH,但在白天,温度和辐射较强的时间段,ALH会低于MLH。因此在使用成都市MLH数据时,不能简单地将MLH用ALH进行替换。     

OH自由基及其激光诱导荧光法探测

对OH自由基在大气中的作用以及激光诱导荧光法探测环境中OH作了综述。包括：激光诱导荧光法的原理及定标技术；激光诱导荧光法测OH中的技术难点及解决这些难点所采用的技术对策，即气体膨胀技术；高频低脉冲技术；确定背景信号技术。     

激光质谱法探测痕量污染气体的定标研究

介绍了一种新的环境污染痕量气体探测方法——激光质谱法,并给出了定标方法.采用甲苯作为定标的标准样品,用这种方法定量检测了汽车尾气的多种有机污染物.理论研究和实验结果表明,激光质谱法是一种有效的痕量污染气体的多组分在线检测方法.     

激光探测在大气污染扩散研究中的应用

一、引 言 激光作为一种新颖光源,近年来在探测大气污染方面已取得不少进展,这就为监视大气污染和研究大气污染的扩散规律,提供了一种可靠、简便而有生命力的遥测新手段。 自1970年以来,我们就积极开展了激光遥测大气污染方面的研究,并在大气污染扩散研究中得到逐步应用。目前,利用红宝石脉冲激光雷达,可以遥测人造烟羽浓度,特定工业排放     

北京及周边地区大气近地面层真菌气溶胶的变化特征

2005年4月~2006年10月期间,利用Andersen六级空气生物采样器分别在北京、兴隆和香河3地区不同的季节进行外场采样观测,研究了大城市及其周边地区近地面层大气中真菌气溶胶菌群种类与浓度,粒度的季节变化规律及其分布特征.研究发现,3地区大气中真菌气溶胶的生物多样性变化明显,其优势菌群类型的季节变化显著;3地区大气真菌气溶胶数浓度的季节变化规律各不相同;北京市大气中真菌气溶胶数浓度的日变化显著,但未发现固定模式.     

基于激光云高仪探测污染天气边界层高度

利用 2016 年 10 月北京市大兴 CL51 云高仪后向散射数据,分别采用梯度法和小波协方差法计算了边界层高度。分析了晴空和霾污染天气边界层高度的差异及影响因素。结果表明,两种方法计算的边界层高度一致性较好。晴空和霾污染天气边界层高度具有不同特征,在霾污染天气,由于大气中污染物削弱了到达地表的太阳辐射,地表没有足够的热量使边界层发生明显抬升,边界层高度维持在较低的高度。晴空天气,由于太阳辐射对地面的增温,边界层高度在正午前后有明显的抬升,边界层高度较高且日变化较明显。边界层高度与地面 PM_2.5、PM₁₀、CO 和黑碳气溶胶等污染物浓度呈负相关关系。     

生物气溶胶的吸湿性

归纳了有关气溶胶吸湿性的测量方法以及过去近30a来文献中报道的生物气溶胶吸湿性的主要研究成果,总结了不同种类生物气溶胶之间吸湿性的差异.已有研究表明,绝大部分的生物气溶胶粒子都具有一定的吸湿性,当相对湿度为90%时,吸湿增长因子约为1.04（真菌孢子）~1.22（细菌）,花粉颗粒物吸湿后的质量与之前的比值为1.30~1.55.最后,提出了目前关于生物气溶胶吸湿性研究中尚未解决的科学问题及该领域的主要发展方向.     

生物气溶胶的吸湿性

归纳了有关气溶胶吸湿性的测量方法以及过去近30a来文献中报道的生物气溶胶吸湿性的主要研究成果,总结了不同种类生物气溶胶之间吸湿性的差异.已有研究表明,绝大部分的生物气溶胶粒子都具有一定的吸湿性,当相对湿度为90%时,吸湿增长因子约为1.04（真菌孢子）~1.22（细菌）,花粉颗粒物吸湿后的质量与之前的比值为1.30~1.55.最后,提出了目前关于生物气溶胶吸湿性研究中尚未解决的科学问题及该领域的主要发展方向.     

气溶胶水相反应生成二次有机气溶胶研究进展

液态水(云滴、雾滴和气溶胶水)在大气中无处不在,为大气水相化学反应提供了重要的场所.气态前体物(主要是VOCs)或它的气相初级氧化产物(包括中/半挥发性有机物,I/SVOCs)在大气凝聚相(水相)中发生反应,形成低挥发性高氧化性有机物(如有机硫和有机氮等),水分蒸发后留在颗粒相,即为水相二次有机气溶胶(aqueous-phase secondary organic aerosol,aq SOA).因其对OA具有重要的贡献和显著的环境、气候和人体健康影响,近年来成为大气化学研究的热点.尽管aq SOA的研究已取得了一些进展,但由于aq SOA形成机制复杂,对aq SOA的认知还比较匮乏.本文重点关注气溶胶水中反应生成的二次有机气溶胶(aqueous aerosol SOA,aa SOA)相关的研究进展,包括气态前体物、形成机制、实验室模拟、外场观测及有关aa SOA产率及贡献的相关研究成果.同时,对aa SOA的来源、生成机制等研究的发展方向进行了展望,包括:未知aa SOA前体物及示踪物鉴别、有机光敏剂诱发的自由基化学、有机硫和有机氮的形成机制、实际气溶胶水溶性组分和外场观测研究、模式模型研究等.     

基于船载走航气溶胶质谱技术的海洋气溶胶研究

利用船载走航单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)对东南沿海海洋气溶胶进行在线观测,获得了近岸海区大气气溶胶化学组成分布特性,并对气溶胶谱特征及其来源进行分析.结果表明:从近岸到远海,气溶胶的浓度呈下降趋势;在近岸海区气溶胶主要受港口及码头周边的汽车、船舶及燃煤等工业排放源的影响;随着离陆地距离的增加,海源性气溶胶的比重上升;海洋气溶胶在观测范围内呈单峰分布,峰值粒径在0.5μm左右,大多数颗粒主要集中在0.2~0.8μm的粒径段;近岸气溶胶元素碳谱峰强,正谱图中K~+元素具有很强的谱峰,负离子谱中HSO_4~-谱峰信号明显,但缺少NO_3~-和NO_2~-谱峰信号;远海气溶胶中元素碳的谱峰强度明显降低,正谱图中Na~+的谱峰很强,并出现Mg~+、Ca~+和NaCl~+的谱峰信号;负离子谱出现了明显的海洋生物特征气溶胶甲基磺酸MSA~-、CN~-、O~-和HSO_4~-等的谱峰信息.表明该观测海区的气溶胶组成复杂,同时受陆源排放气溶胶和海源气溶胶的影响.     

毫米波云雷达与激光云高仪气象探测性能对比分析

为评估毫米波云雷达及激光云高仪的探测性能,选取广州市气象局KA波段毫米波云雷达和激光云高仪云高观测数据,通过对比两种测云设备在相同条件下的差异,分析不同要素对观测设备的影响,结果表明：(1)毫米波云雷达与激光云高仪同时探测到有云时,二者在云底高度观测上吻合程度较高,相关系数为0.98;(2)在数据获取率上,云雷达对高云的探测能力明显优于激光云高仪,但在对低云的探测能力上还有待提高,和激光云高仪相比,云雷达对低云和中云的识别能力有待提高;(3)对于多层云的观测,低层云的遮挡降低了激光云高仪对中高层云的观测,激光云高仪探测的中高层云多数在云雷达的回波内部.(4)对于不同强度的降水,日降水量越多,该天所测得的高、中云层回波就越少.(5)通过边界层高度与污染物的关系分析可以得出,边界层高度与PM2.5浓度呈反比.这些研究能够对毫米波云雷达和激光云高仪的探测能力进行评估,为后续选择设备提供参考,也推动了云观测技术的发展.