北京雾霾天气期间气溶胶光学特性

为了解北京地区雾霾天气条件下大气气溶胶的光学特性,利用2002～2008年AERONET资料分析了雾霾天气期间气溶胶光学厚度、Angstrom波长指数、粒子尺度谱分布和单次散射反照率等气溶胶光学特性参数.结果表明,北京地区雾霾天气期间气溶胶光学厚度表现出较高值,且随波长增大而减小,440 nm时平均气溶胶光学厚度达到1.34.Angstrom波长指数在雾霾天气时也表现出较高值,平均值达到1.11;其中高于0.9的波长指数出现频率达到94%,说明北京雾霾天气期间气溶胶粒子主要以细粒子为主.气溶胶体积尺度谱分布表现出双峰型结构,细模态的平均峰值半径随光学厚度增大而增大,而粗模态的平均峰值半径却随光学厚度增大表现出减小趋势;气溶胶粒子尺度谱中的主模态峰与光学厚度有关.雾霾天气期间平均单次散射反照率达到0.89,且随光学厚度增大表现出依次增大趋势,但对波长变化表现不敏感.     

中国各省区近10年遥感气溶胶光学厚度和变化

用2000—2009年MODIS大气气溶胶光学厚度（AOD））资料,分析中国29个省（区、市）AOD多年平均值和年际间变化趋势。中国10年平均AOD高值区主要集中在华北、华中、华南和新疆,低值区主要在青藏高原、西北（除新疆外）、东北和西南地区。中国有13个省（市、区）多年平均AOD超过0.4。最高为0.735（江苏）。只有西藏和黑龙江的AOD小于0.2,其余15个省区市的AOD在0.2至0.3之间。除新疆外,中国的AOD高值区全部集中在工业发达和人口密集的地区。中国年际间AOD的变化为上升趋势。近10 a来AOD增长的倾向率为0.019/10a,即增加了4.3%。其中在2000—2007年间的上升最为明显,在2007年达到近10 a来的最高峰（0.437 6）,2008年以后中国的AOD开始出现下降趋势,2009年达到近10 a来最低值（0.372 0）。有17个省区市AOD气候学变化倾向率为正值,变化的范围为0.006~0.099/10a。有12个为负值,变化的范围为-0.037~-0.003/10a。出现AOD增加和减少趋势的区域两极分化,即高排放地区继续增加,低排放地区持续减少。     

上海不同强度干霾期间气溶胶垂直分布特征

利用美国宇航局(NASA)的CALIPSO星载激光雷达资料,通过分析后向散射系数、体积退偏比和色比等参量揭示了上海地区发生不同强度干霾时气溶胶的垂直分布特征,并结合地面气溶胶观测进行了分析.结果表明,发生干霾时,低层大气(2km以下)污染最严重,气溶胶的后向散射系数主要集中在0.0015~0.0035km-1×sr-1,体积退偏比集中在0~15%,色比集中在0.2~0.8;2~10km高度内,散射系数相对较小,其中2~8km的值主要集中在0.0008~0.0025 km-1×sr-1,8~10km的值则主要集中0.0008~0.0015 km-1×sr-1,气溶胶体积退偏比和色比在2~4km、4~6km、6~8km和8~10km各高度内分别集中在0~20%和0~0.6.在0~10km高度内,相对于轻微干霾和轻度干霾,中度干霾时气溶胶的散射能力和不规则性最强,粒径也最大.     

杭州市大气气溶胶光学特性研究

利用太阳分光光度计（CE-318）对杭州市地面的气溶胶光学特性进行观测,并对卫星反演的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）气溶胶产品进行验证.结果表明,MODIS气溶胶产品在杭州地区的精度较高,3个站点全部数据回归曲线的斜率和截距分...     

北京春季大气气溶胶光学特性研究

为了解北京春季气溶胶光学特性,利用AERONET Level 2.0数据资料研究了2010～2014年北京市春季大气气溶胶光学参数,以晴空作为背景,比较分析了春季及沙尘期间大气气溶胶光学性质的差异.研究发现,北京春季与沙尘期间粗粒子消光占总消光的28%和59%,沙尘期间粒子吸收仅占消光的11.4%,说明沙尘天气发生时以粗粒子消光为主且吸收作用弱.沙尘天气溶胶光学厚度呈现出高值,其值为春季平均值的1.7倍.Angstrom波长指数在沙尘期间远小于非沙尘期间,且有85%小于0.6.北京春季体积尺度谱以粗模态峰为主,其中沙尘天粗模态的体积浓度为0.81μm³/μm²明显大于春季的值(0.25μm³/μm²).沙尘期间单次散射反照率随波长增加递增,在波长440~1020nm间的平均值大于春季均值.复折射指数实部在沙尘过程的平均值达到1.51(440nm),春季均值为1.48(440nm),表明沙尘气溶胶的散射能力更强;复折射指数虚部随波长增大呈减小趋势,且春季平均值大于沙尘期间的值.沙尘期间辐射强迫大于春季值,并远高于春季晴空条件下均值.     

重庆市城区大气气溶胶光学厚度的在线测量及特征研究

利用CE-318型太阳光度计(CE-318)测定了重庆市城区2010年3月至2011年2月期间的太阳直接辐射量,反演了该地区大气气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD),并对结果进行了分析.结果表明:重庆市城区上空大气AOD随波长增加而减小,Angstrom波长指数α=1.13±0.08,大气混浊指数β=0.57±0.14.受人为源排放的影响,空气较为混浊,且上空主要分布着城市-工业型气溶胶.AOD日变幅随波长增加而减小,且AOD在短波段变化比长波段变化更为明显.重庆市城区上空AOD(λ=500 nm)日变化大致分为5种类型:平缓型、上升型、下降型、凸型和凹型,其中,平缓型出现频率最低,凸型和上升型是主要变化类型.四季中AOD日变化特征在夏秋季较一致,冬春季较一致.AOD(λ=500 nm)全年主要呈现"V"字形特征,年均值为1.25±0.29,最低值出现在夏季,最高值出现在冬季;α全年变化范围在0.90~1.23,同AOD整体上呈负相关趋势,最低值出现在春季,最高值出现在夏季,且四季α值较大,表征气溶胶主控模态为细粒子,受人为源的排放影响较大.     

基于船舶实时排放和烟羽在线监测的燃油硫含量识别方法研究

船用燃油超标识别方法的建立和技术发展是进行船舶排放控制区（Domestic Emission Control Areas,DECA）政策执行的重要保障.本研究建立了基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）数据的船舶排放实时计算模型和岸基环境观测相结合的技术方法,选取上海吴淞口航道水域开展实地外场观测实验,实现了对观测船只排放烟羽中SO₂和NO₂浓度的在线观测和对燃油硫含量（Fuel Sulfur Content,FSC）进行同步识别和反算.观测期间,通过差分吸收光谱（Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS）技术共捕捉到1505艘次船舶的烟羽.经过观测截面的船舶总吨位为30~14308 t,船舶排放烟羽浓度峰值的平均持续时间为3~10 min.受船舶烟羽影响期间,SO₂和NO₂的浓度增量分别在0.03~35.51 ppb和0.02~39.26 ppb之间,实时排放模型估算出SO₂和NO₂的排放强度分别为1.32~28.06 g·min^-1和2.89~123.80 g·min^-1.结合在线观测和实时排放模型基于硫氮比对船用燃油硫含量进行反算识别,并与实测燃油硫含量数据样本进行对比验证,结果表明,实际燃油硫含量在0.05%以上时,反算硫含量数值误差在10%以内.本研究可为船舶燃油超标识别提供新的技术思路,并为船舶排放控制区政策落实提供科学基础.     

2006~2020年中国大气本底站BC气溶胶的时空分布特征

黑碳（BC）气溶胶来源复杂且具有特殊环境和气象影响效应.我国不同大气环境下的BC时空分布特征亟待全面认识.使用2006~2020年中国7个大气本底站长期BC观测数据,结合气象数据、排放源、增强植被指数（EVI）和气溶胶光学厚度（AOD）数据,综合分析了BC的时空分布特征、长期演化趋势及其影响因素.结果表明,中国不同地区的BC浓度和AOD差异较大,BC对AOD多为正贡献.受排放源和气象条件等因素的影响,BC浓度和AOD空间分布为东高西低,"胡焕庸线"以东的龙凤山、上甸子、临安和金沙的浓度较高,ρ（BC）和AOD平均值分别为（1699±2213）~（3392±2131） ng·m^-3和0.36±0.32~0.72±0.37;"胡焕庸线"以西的阿克达拉、瓦里关和香格里拉的浓度较低,ρ（BC）和AOD平均值分别为（287±226）~（398±308） ng·m^-3和0.20±0.13~0.22±0.19.不同大气本底站BC的年际变化可分为4类：年际变化较小型,主要为阿克达拉站;先增后减然后稳定型,主要为瓦里关站;先降低后稳定类,主要为香格里拉站;先稳定后降低型,主要为龙凤山、上甸子、金沙和临安.不同大气本底站BC的季节变化具有差异."胡焕庸线"以西地区秋季BC浓度最低,冬季和春季BC浓度较高;"胡焕庸线"以东地区冬季BC浓度最高,夏季BC浓度最低.BC对AOD的影响在"胡焕庸线"东西部站点的春季和夏季均较大,在"胡焕庸线"以西站点的秋季较小,在"胡焕庸线"以东站点的冬季较小.大气本底站BC的日变化多为双峰型分布,但是峰值时间存在显著地区和季节差异.     

基于光学分类的太湖水体叶绿素a浓度高光谱遥感

利用2006年11月、2008年11月、2010年5月和8月的太湖水体原位观测数据,在对水体进行光学分类的基础上,分别建立了针对各个类别水体的叶绿素a浓度高光谱反演模型.通过对每类水体各个模型的性能比较,结果表明:第一类水体,四波段模型为最优模型;第二类和第三类水体,一阶微分模型均为最优模型.同时,也比较了水体分类前后模型的表现,表明水体分类后模型在精度和稳定性上都有不同程度的提高.本研究结论对光学复杂混浊湖泊水体的水色遥感具有参考意义.     

北京市PM2.5质量浓度特征及组分化学质量闭合研究

2013年7—9月分2次在北京市朝阳区的4个采样点(来广营、垡头、奥体和建外)进行PM_2.5手工采样,共获得164个有效滤膜样品。以石英滤膜为例,这4个采样点的均值分别为85、94、81、86 μg/m³。数据显示PM_2.5质量浓度呈"南高北低"的特点。化学质量闭合研究表明:碳质组分(OM+EC)和二次无机离子是PM_2.5的主要组成;碳质组分对夏季PM_2.5的质量浓度贡献比较稳定,2次采样对PM_2.5的贡献均在1/3左右,与采样时间和地点无关;二次无机离子的贡献则与采样时间有关,对PM_2.5的贡献在第一和第二次采样时间分别约为30%和20%。4个采样点中,最南端的垡头PM_2.5质量浓度最高,有机颗粒物、SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺的质量浓度平均值最高,分别为26、18.2、10.5、5.9 μg/m³。