海洋大气气溶胶粒子谱分布及其消光特征分析

为研究海洋大气气溶胶粒子数浓度时空分布和粒径谱分布特征,2014年8月至2016年3月期间,利用光学粒子计数器和自动气象站等设备在广州茂名海边、东海和南海海域、三亚近海海域以及太平洋和印度洋海域对海洋大气气溶胶粒子数密度谱及大气温度、湿度、气压、风速等进行了测量。对不同海域不同气象条件下的谱分布特征进行了统计分析,并对谱分布进行了拟合。结果表明海洋大气气溶胶粒子谱分布是由一个细粒模和一个中间模组成,但近海的粒子数浓度大于远海。远海气溶胶粒子谱型稳定,海面风力是引起粒子数浓度变化的主要原因。东海和南海的粒子谱分为二段,小于0.5 m时用Junge谱的指数分布来描述,0.5~4 m段用对数正态分布来描述。大风天气下海洋气溶胶的消光系数明显增加,且在1~3 m波段的消光特征基本不受波长的影响。     

厦门地区大气气溶胶变化特征分析

厦门地区气溶胶粒于是夜晚多、白天少、阴天多、晴天少,平均粒子谱夏季8月份的大于秋季11月份的,冬季3月份的位于两者之间。冬季3月份的Junge指数v（2．2～2．8）和秋季11月份的v（1．8～2．2）昼夜变化较大。而夏季8月份的v值昼夜变化较小（2．0附近）,11月和3月份的Junge系数No大致分布在0．5～2．0之间,而夏季的No值非常大（2．5～7．0）,这说明厦门地区夏季半径在1μm处的粒子非常丰富。厦门地区的粒子数密度夏季昼夜变化不明显,而冬季和秋季昼夜变化明显,主要受相对湿度和逆温层的综合影响。厦门地区2004年8月大气气溶胶折射率虚部的平均值为0.016,其昼夜变化不明显,2005年3月折射率虚部的平均值为0．033,并且其值白天小、夜晚大,昼夜变化很明显。     

厦门地区大气气溶胶变化特征分析

厦门地区气溶胶粒子是夜晚多、白天少、阴天多、晴天少,平均粒子谱夏季8月份的大于秋季11月份的,冬季3月份的位于两者之间。冬季3月份的Junge指数v(2．2～2．8)和秋季11月份的v(1．8～2．2)昼夜变化较大。而夏季8月份的v值昼夜变化较小(2．0附近),11月和3月份的Junge系数N_0大致分布在0．5～2．0之间,而夏季的N_0值非常大(2．5～7．0),这说明厦门地区夏季半径在1μm处的粒子非常丰富。厦门地区的粒子数密度夏季昼夜变化不明显,而冬季和秋季昼夜变化明显,主要受相对湿度和逆温层的综合影响。厦门地区2004年8月大气气溶胶折射率虚部的平均值为0．016,其昼夜变化不明显,2005年3月折射率虚部的平均值为0．033,并且其值白天小、夜晚大,昼夜变化很明显。     

典型地区大气气溶胶谱分布和复折射率特征研究

为了研究典型地区大气气溶胶的谱分布和复折射率的特性,综合运用了黑碳仪、能见度仪、积分浊度仪以及光学粒子计数器等仪器对大气气溶胶进行测量。根据球形粒子的Mie散射理论,利用各仪器测量的数据反演得到气溶胶复折射率,并分析了各个地区的粒子谱分布特征,消光系数和吸收系数随波长的变化关系。结果表明,新疆地区、天津地区、厦门地区及合肥地区的大气气溶胶折射率实部nr都在1.5左右,虚部ni分别为0.01、0.017、0.008和0.016。新疆地区的数浓度谱分布可以用Junge分布来描述,天津地区、合肥地区和厦门地区数浓度谱分布可以用Junge分布和对数正态分布来共同描述。最后还对四地区气溶胶消光和吸收特性随波长的变化关系进行描述,这对于研究气溶胶气候效应具有一定的参考价值。     

合肥、岳西、厦门和北京气溶胶谱分布特征分析

为了研究中国东部典型地区气溶胶粒子谱分布特征,建立东部典型地区的气溶胶粒子谱分布模式,1998年11月～2010年6月期间,使用光学粒子计数器对合肥、岳西、厦门和北京等地区的大气气溶胶进行了长期测量.使用对数正态分布对谱分布进行拟合,对不同地区不同月份的气溶胶谱分布进行了统计和对比分析,初步建立中国东部典型地区气溶胶谱...     

寿县一次沙尘过程气溶胶谱分布和光学特性的阶段性特征

利用三波长偏振激光雷达和气溶胶在线监测仪器的协同观测,获取了2021年1月14日—16日寿县国家气候观象台一次沙尘过程气溶胶垂直分布、粒子数浓度、质量浓度、散射特性和能见度观测数据,并结合常规地面气象观测资料,分析了沙尘过程气溶胶微物理、光学特性及垂直分布的阶段性演变特征。结果表明：沙尘过境期间气溶胶粒子总数浓度峰值为5431 cm^-3,PM₁₀质量浓度峰值为447.2μg/m³,PM_2.5和PM₁₀的质量浓度比为0.43±0.10。沙尘、霾和晴空阶段下的气溶胶谱分布均可表示为2个细粒模和1个粗粒模的叠加,沙尘阶段气溶胶粒子数显著高于晴空和霾阶段,2个细粒模的粒子几何平均半径基本一致,在粗粒模中,沙尘阶段的粒子几何平均半径为2.24μm,明显大于晴空阶段的1.74μm和霾阶段的1.79μm。沙尘阶段气溶胶总散射系数平均值大于霾阶段和晴空阶段,其后向散射比较小,空气中以较大的沙尘粒子为主。3个波长的气溶胶消光系数垂直分布变化趋势基本一致,沙尘阶段气溶胶层高度扩展至近地面3.0 k...     

遥感试验数据确定大气气溶胶类型的方法研究

以太湖为研究区,通过水面光谱实验采集,地基太阳光度计大气测量,和当天的MODIS遥感影像,联合遥感太湖地区的大气光学特性,提出了一种实验确定气溶胶类型的方法.通过与卫星影像准同步的地面光谱和太阳光度计试验,利用辐射传输模式6S,变化气溶胶类型各组分,建立关于星上辐射的查找表,并利用定义的相对误差参量,在其总误差最小时确定气溶胶类型.将其用于改进后的Mie散射程序来计算大气气溶胶粒子群包括偏振散射相函数等的光学特性,并用于太湖地区大气气溶胶光学厚度的反演中,所得结果参考CE318实测值,反演精度有了较大的提高.该研究方法与结果可为大气气溶胶光学特性计算,大气辐射传输方程,气溶胶光学厚度反演,卫星数据大气校正等遥感应用提供支持.     

基于光声光谱技术的大气气溶胶吸收系数测量

气溶胶光吸收特性是影响气溶胶大气辐射强迫的重要因素,光声光谱技术被认为是测量气溶胶光吸收特性的理想方法之一。利用扫描电迁移率粒径谱仪和自行设计的气溶胶吸收光声光谱仪对合肥郊区大气气溶胶的粒径分布和吸收系数进行了连续测量,获得了某一时段大气气溶胶粒径谱和吸收系数的变化趋势,分析发现大气气溶胶的吸收系数与其数浓度和粒径分布存在较好的正相关性,且碳质气溶胶的排放是影响该地区大气气溶胶光吸收特性的主要原因。     

激光雷达测量大气气溶胶光学厚度方法研究

介绍一种激光雷达常数标定和气溶胶光学厚度(AOD)测量的新方法.利用太阳辐射计,获得大气气溶胶的光学厚度,激光雷达可以获得35～40 km高度的回波信号,在这一高度区间可忽略气溶胶的存在,大气模式可以提供大气分子散射系数,根据激光雷达方程计算出激光雷达常数.反之,标定激光雷达常数后,根据激光雷达方程,以激光雷达35～40 km的大气分子后向散射回波信号来确定气溶胶的光学厚度.激光雷达测量结果与太阳辐射计的测量结果一致性较好,说明该方法是可行的.这种新方法既可以用于白天的气溶胶光学厚度测量,也可以用于夜间测量.     

GF-4大气校正并行算法研究

高分四号(GF-4)是我国第一颗高分辨率对地静止卫星,地表反射率产品对于评估生态环境与减灾防灾具有重要价值.GF-4大气校正算法对地表反射率进行估计,迭代计算观测与计算表观反射率残差最小值得到气溶胶光学厚度,并构建6SV查找表对地表反射率结果进行计算.在精度验证基础上,考虑产品生产的高效率需求,对计算复杂度高的步骤基于...     

基于二甘醇的气溶胶粒径谱仪在测量3 nm 以下颗粒物时的性能比较

近年来, 基于二甘醇的气溶胶粒径谱仪被广泛用于 3 nm 以下气溶胶颗粒物的粒径谱测量, 探究比较这些仪器 的性能对于粒径谱的准确测量有着重要的意义。对基于二甘醇的扫描电迁移率粒径谱仪 (DEG-SMPS) 和颗粒物粒径 放大器 (PSM) 进行了比较研究。在实验室标定过程中, 为让 PSM 获得更可靠的数据, 建议尽可能将标定范围设定至 大于 4 nm, 以减少 3 nm 以上的颗粒物在数据反演过程中的影响, 还可以增加 PSM 数据反演的粒径范围。研究表明, PSM 和 DEG-SMPS 在测量小于 3 nm 的颗粒物数浓度时, 结果较为一致。在外场观测的每个新粒子生成天, 这两种仪 器之间的数浓度相关性均很好 (r2 >0.75)。但 PSM 与 DEG-SMPS 总数浓度比值的斜率在 1.4 到 4.5 之间变化, 推测可 能是由于新粒子生成的颗粒物化学组分的不同导致的。此外, 一些不可忽略的不确定因素, 如两台仪器标定检测效 率所产生的不确定度以及 DEG-SMPS 使颗粒物带电时荷电效率的不确定度等, 也可能导致该比对结果的差异。由于 DEG-SMPS 使用静电气溶胶分级器 (DMA) 对颗粒物的粒径进行区分, 而 PSM 是通过改变二甘醇的过饱和度以激活 不同粒径的颗粒物, 进而通过数据反演来对粒径进行区分, 因此 DEG-SMPS 的粒径分辨率比 PSM 要高。但 PSM 在低 颗粒物数浓度的环境中表现更好, 包括一些较弱的新粒子生成天, 这是因为 PSM 不需要使颗粒物带电, 从而避免了 3 nm 以下颗粒物的极低的荷电效率的问题。因此相比于 DEG-SMPS, PSM 不容易受到凝聚核粒子计数器 (CPC) 的计数 误差带来的影响。总的来说, PSM 和 DEG-SMPS 都足以用于测量 3 nm 以下颗粒物的粒径谱分布, 有助于更好地进行 新粒子生成过程的研究, 结果中仍然存在的部分不可忽略的不确定性问题需要在未来的研究中进一步解决。     

气溶胶粒子消光效率因子的特性研究及尺度谱的拟合

本文利用Mie散射理论，计算出单个球形粒子的消光效率因子Qext，分析它随半径r变化的特性．利用消光效率因子计算出Junge型气溶胶消光系数与波长的关系。并算出Deirmendjian型气溶胶的5种波长消光系数比值表(波长分别为355nm、532nm、683nm、1064nm、1560nm)，根据此表就可拟合出气溶胶的尺度谱．     

广州亚运会及残运会期间大气细粒子谱特征分析

2010年广州亚运会及残运会期间利用大气细粒子谱分析仪, 对广州城区和周边地区进行了大气细粒子谱的连续在线监测。研究了测量获得的粒子数浓度谱,分析了粒子数浓度的日变化特征,并对各个模态的粒子数浓度变化分别进行了研究。结果表明大气中气溶胶粒子主要集中在较小粒径。核模态粒子的数浓度主要受交通排放和气相成核影响,其中大学城站点呈单峰值分布,鹤山站点呈三峰值分布。爱根核模态粒子的数浓度受人类活动和核模态粒子涨大成爱根核模态粒子的影响,大学城站点呈三峰值分布,鹤山站点呈两峰值分布。积聚模态粒子和粗粒子模态粒子的数浓度的显著特点是白天低晚上高。鹤山监测站的粗粒子模态粒子的数浓度谱线受海盐溅沫的影响,在夜间有一峰值。最后分析了降雨对大气细粒子的清除作用。     

霾天气气溶胶谱分布特征分析

霾天气是一种常见的天气现象,它严重影响大气能见度和大气光传输。为了研究霾气溶胶的特性,利用粒子计数器对不同地区霾天气气溶胶实际测量结果使用Junge谱和对数正态谱对霾气溶胶粒子谱进行拟合,得到不同地区霾气溶胶粒子谱分布的特征,最后还分析了霾天气过程中气溶胶粒子大小随相对湿度的变化规律。     

北京城区奥运期间大气细粒子谱分布与变化特征研究

随着工业经济的迅速发展,颗粒物已经逐步成为我国大气污染的首要污染源,考虑到对人体的健康危害,大气颗粒物的数浓度值可能比质量浓度值更重要,因而对大气细粒子谱分布的研究也就越发显得重要.利用安徽光学精密机械研究所研制的大气细粒子谱分析仪,对北京城区奥运期间的大气细粒子实现从纳米到微米颗粒物的原位、快速、在线、宽范围粒径谱测量,并对奥运期间各粒径段内粒子日平均数浓度及实时变化规律进行分析.同时,结合地面能见度信息,对奥运赛事期间北京大气气溶胶细粒子谱分布特征及其与能见度的相关性进行了定性分析.结果表明,核模态粒子(5～20 nm)主要受气相成核过程的影响,其数浓度呈单峰值结构;爱根核模态(20～100 nm)受人为源及核模态粒子影响较大,其数浓度呈典型的三峰值结构;积聚模态(100 nm～1 μm)数浓度日变化不大,但受大风、降水等天气影响较大,且数浓度的高低将直接影响大气能见度.     

多波长散射光通量法测颗粒尺寸分布的实验研究

基于经典Mie光散射理论，提出一种改进的多波长散射光通量测量颗粒粒尺寸的方法，对标准颗粒及实际样品的实验研究表明，该方法不仅能测量颗粒的平均直径，还能给出尺寸分布。     

雾滴谱分布和雾对红外的衰减

雾天气是一种常见的天气现象,为了研究雾气溶胶的特性,利用光学粒子计数器对雾的实际测量结果,使用Junge谱、对数正态谱和Γ谱对雾气溶胶谱分布特性进行了拟合,分析了地面雾和山顶雾气溶胶谱分布的特征。最后还对雾气溶胶在可见和红外波段的消光特性进行了计算。