利用太阳光度计进行北京地区气溶胶光学性质研究

利用2011年到2014年北京太阳光度计数据对北京地区的气溶胶光学特性进行了研究。北京地区气溶胶光学厚度（AOD）全年较高,四年440nm波长的AOD年均值分别是0.67±0.70,0.69±0.71,0.73±0.66,0.75±0.66。AOD月均值表现出一定的季节变化,最大值和最小值一般出现在春季和秋季。通过气溶胶类型分类可知,除了春季受沙尘大颗粒气溶胶影响外,北京地区高气溶胶主要是由城市细粒子气溶胶引起,且四季小粒子增长现象明显,其中夏秋季主要为吸湿性增长,其他季节主要为静稳天气下的增长。通过对比沙尘和霾天气下气溶胶性质进行对比,结果表明:霾天气下AOD一般高于沙尘天气。Hysplit风场后向轨迹模型结果表明,沙尘天气下气团为穿过蒙古草原和沙漠的西北风场。在灰霾天气下风场风速较小且主要以东南和西南风场为主,高气溶胶状态为本地积累和外来输送共同作用产生。     

敦煌地区气溶胶光学厚度的反演研究

1999年,敦煌遥感卫星辐射校正场开始业务化运行。随着敦煌的城市建设和经济发展,辐射校正场周边环境发生较大的变化。为了了解辐射场的气溶胶光学厚度变化情况,2013年6月至7月,中国资源卫星应用中心在敦煌地区进行了为期15天的野外观测实验,采用法国CMEL公司研制的太阳分光光度计CE318对敦煌地区的大气进行测量,获得了4天晴空的大气光学数据。反演结果表明敦煌遥感卫星辐射校正场的气溶胶光学厚度日变化和逐日变化情况不大,550 nm处的光学厚度均值在0.3左右,符合遥感卫星辐射定标大气条件。     

利用激光雷达观测芜湖市上空气溶胶光学特性

利用Mie散射激光雷达对芜湖市上空的气溶胶光学特性进行观测研究,从观测数据中选取降雨和降雪天气的特例,通过计算反演得到了雨、雪天气前后气溶胶粒子的光学厚度、气溶胶粗粒子比例以及粒子数密度的变化情况,经分析得出雨、雪对气溶胶粒子具有一定的洗刷作用。从科学的角度验证了雨、雪是大气重要的自清洁过程,并初步得到了同等条件下,雪比雨对空气清洁能力更强的结论。     

合肥、东南沿海地区气溶胶光学特性测量及模式分析

对合肥和东南沿海地区气溶胶粒子的光学特性进行了较为系统地实验观测和统计分析,并初步建立了两个典型地区气溶胶光学特性的模式,对这些地区气溶胶粒子的尺度谱分布、数浓度、散射和吸收系数以及大气能见度获得了规律性认识,这有助于较为全面地了解合肥和东南沿海地区大气气溶胶粒子的各种光学特征量,并可深入了解陆地和海洋型气溶胶粒子的光学特性.     

利用MODIS近红外陆地通道反演浑浊水体上空气溶胶光学厚度

目前MODIS海洋气溶胶反演算法能够很好地给出远海气溶胶性质,但近海结果并不理想。这是因为近海浑浊水体对0.55 µm、0.646 µm波段不能视为暗目标,对于0.86 µm波段也并不是总能视为暗目标。本研究采用MODIS近红外陆地通道对中国东南近海浑浊水体上空的气溶胶进行了反演研究,结果与AEROET符合得较好,这种算法可以很容易的与现行算法相结合,从而能够获得更多宝贵的气溶胶数据。     

合肥、岳西气溶胶光学特性的测量与对比分析

为分析城市型气溶胶对其周边地区的影响,同时为华东地区大气参数的测量积累数据,利用空气动力学粒度仪和碳黑度仪于2009年10月先后在合肥、岳西两地开展了实验测量。结果表明:两地气溶胶粒子的平均谱分布服从对数正态分布,合肥地区气溶胶粒子模式直径约为0.710μm,岳西地区约为0.683μm。气溶胶粒子数浓度的日变化和概率统计结果显示,两地气溶胶数浓度都有明显的日变化过程,其中合肥实验数据中80%的结果分布在200～800/cm~3范围内,岳西90%以上集中在100～450/cm~3。两地气溶胶在450 nm、550 nm和700 nm三波长下的吸收系数都有明显的日变化,只是合肥地区吸收系数的量级为10~(-5),而岳西为10~(-6)。     

近海污染大气气溶胶光学性质反演研究

提出了基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据反演近海污染大气气溶胶光学性质的算法.根据近海污染大气气溶胶的成分特征构建了新的气溶胶模式;同时避开了MODIS反演算法中计算大气顶光谱反射率理论的缺陷;利用近红外光谱数据降低了近岸二类水体离水辐射的影响,并通过光谱匹配技术实现了近海污染大气气溶胶光学性质的反演.利用气溶胶...     

气溶胶光学吸湿增长特性测量方法研究进展

吸湿性气溶胶会吸收环境空气中的水分,其粒径会随相对湿度的增加而发生变化,从而导致气溶胶的光学特性(如消光、散射、吸收系数与单次散射反照率等)发生显著的变化。气溶胶光学吸湿增长因子(湿状态与干状态下光学参数的比值)是衡量气溶胶光学吸湿增长能力的特征参数,是计算大气能见度和气溶胶辐射强迫的关键输入量,它的准确测量对于气溶胶环境和气候效应的评估具有重要意义。光学吸湿增长测量系统主要包括湿度调节系统和光学测量装置,通过湿度调节系统改变样品的相对湿度,再结合光学测量装置实时测量光学参数的变化,从而实现光学吸湿特性的在线测量。鉴于气溶胶吸湿性研究的重要意义,重点分析对比了现有的光学吸湿增长测量方法及应用,并对下一步气溶胶光学吸湿增长特性测量技术和研究方向做了展望。     

利用太阳辐射测量合肥地区气溶胶光学厚度

2005年11月至2006年1月,选择晴朗无云的天气,利用地物光谱仪和自行设计的基于积分球的光学接收装置,测量了合肥地区的太阳直射光谱。利用Langley方法对测量的数据进行处理,反演了从350 nm到2500 nm的大气气溶胶光学厚度, 550 nm处的光学厚度平均值是0．391 56,光学厚度随波长增加而减小;对计算得出的光学厚度值作了Junge分布拟合,得到浑浊度系数k的平均值是0．188 95,波长指数v的平均值是3．265 04,结果表明合肥地区气溶胶中小粒子占主导地位。     

利用太阳辐射测量合肥地区气溶胶光学厚度

2005年11月至2006年1月,选择晴朗无云的天气,利用地物光谱仪和自行设计的基于积分球的光学接收装置,测量了合肥地区的太阳直射光谱。利用Langley方法对测量的数据进行处理,反演了从350nm到2500nm的大气气溶胶光学厚度,550nm处的光学厚度平均值是0．39156,光学厚度随波长增加而减小;对计算得出的光学厚度值作了Junge分布拟合,得到浑浊度系数k的平均值是0．18895,波长指数v的平均值是3．26504,结果表明合肥地区气溶胶中小粒子占主导地位。     

Retrieval of aerosol optical properties from multi-angle satelliteimagery

The authors have been investigating a novel method for retrieving atmospheric aerosol optical properties over land. The described method makes use of the presence of spatial contrasts, within the imagery, and compares the spatial Fourier transforms of the multiangle images at zero and nonzero spatial frequencies. An initial guess for the aerosol properties is made and the Fourier components of the surface reflectance distribution are retrieved at zero and nonzero frequencies. A comparison of the angular shape of the retrieved functions is then used to establish whether the initial guess for the aerosol parameters was correct. Other than the need to define a relationship between the angular variation of the Fourier transform of the intrinsic surface angular reflectance at the zero and nonzero frequencies, the method assumes no prior knowledge about the aerosols or surface characteristics. The authors discuss sensitivities to various aerosol properties     

喇曼激光雷达探测云及其附近气溶胶光学参量

为了研究喇曼激光雷达探测云与气溶胶相互作用相关光学参量的可行性,研制了一台607nm喇曼激光雷达。采用适当提高喇曼激光雷达配置的方法,提高了喇曼回波信号信噪比。通过实验取得了晴空少云天气下云和气溶胶的消光系数垂直廓线,给出了喇曼激光雷达观测云与气溶胶相互作用的个例分析,说明利用地基喇曼激光雷达,可以为研究云与气溶胶之间相互作用的物理过程提供基础数据,并指出正在研制的多波长喇曼-偏振激光雷达技术探测云与气溶胶相互作用的技术优势。结果表明,喇曼激光雷达具备定量探测中低自由对流层内薄云层和气溶胶消光系数的能力。     

红外波段气溶胶粒子光学特性的数值计算

气溶胶是大气电磁环境中的重要组成部分,气溶胶粒子的光学特性是研究红外遥感、目标探测等激光传输特性的一个关键问题。依据粒子电磁散射理论,利用离散偶极子近似方法对不同形状、不同成分气溶胶粒子的光学特性进行计算,得到气溶胶粒子散射截面、吸收截面及不对称因子等光学特征量在0.71～11μm波段的数值结果。结果显示:入射光波长、气溶胶粒子折射率及气溶胶粒子形状是影响气溶胶粒子光学特性的主要因素。散射截面、吸收截面及不对称因子等光学特征量的数值结果也为研究气溶胶中红外激光的传输特性提供了参考依据和计算方法。     

400-1000nm波段反演气溶胶光学厚度的暗像元法

从卫星遥感的角度来看,气溶胶的不确定性是可见一近红外遥感中大气校正的难点,从遥感数据本身来反演气溶胶参数,进而完成大气校正,一直是遥感研究的重点.针对可见一近红外波段大气辐射传输特点,提出了利用浓密植被红波段(660 nm)与近红外波段(830 nm)之间的线性关系反演气溶胶光学厚度的基于可见近红外波段的暗像元法,该方法主要思想是首先假设在清洁大气的条件下,利用MODTRAN辐射传输模型对遥感图像进行大气校正,以减少近红外波段大气的影响,再通过双层叠代法搜索浓密植被像元作为暗像元,根据红波段和近红外波段之间的线性关系通过近红外波段计算暗像元的红波段表观反射率,并反演气溶胶光学厚度.利用该方法对PHI航空高光谱图像进行了气溶胶光学厚度的反演,并给出了反演原理、步骤和误差分析.     

利用大气能见度获取多波长气溶胶光学特性

介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先,由能见度求出波长0.55 μm的大气消光系数,在减去大气分子的消光系数后得到0.55 μm气溶胶的消光系数,使用Mie散射理论求出气溶胶粒子的数密度;因为同一时间大气状态下气溶胶的数密度是不变的,所以再次使用Mie散射理论即可得到其他波长下气溶胶的光学特性。以1.06、1.536、3.75 μm为例,给出了合肥2003年近地面层的气溶胶光学特性,该方法对于研究大气环境和大气中光传输模式具有重要意义。     

气溶胶组分反演方法光学辐射产品 精度的综合分析

基于 2005–2013 年 POLDER-3 多角度偏振观测资料, 通过最新开发的可以实现气溶胶光学特性及组分信息 同时反演的气溶胶组分卫星反演方法获得全球气溶胶综合产品, 并利用 AERONET (Aerosol Robotic Network) 全球站 点观测资料对反演获得的气溶胶光学辐射特性产品进行了综合评价分析, 讨论了气溶胶组分反演方法的适用性和 先进性。结果表明, 气溶胶组分反演方法应用于多角度偏振观测中, 不仅可以获得高精度的多个波段气溶胶光学厚 度 (AOD) 产品, 还可以获得多个波段吸收性气溶胶光学厚度 (AAOD) 以及不同波段组合下 (440/670 nm, 670/870 nm, 870/1020 nm, 440/1020 nm) Ångstrom ¨ 指数 (AE) 等气溶胶光学辐射特性产品, 并且这些气溶胶光学特性反演产品都具 有较小偏差, 表明气溶胶组分反演方法能够更好地对观测数据实现拟合, 获得更丰富更精确的气溶胶卫星反演产品, 为进一步优化算法并提供更加精确的卫星产品奠定基础。     

戈壁地区气溶胶光学特性测量与分析

利用CE318太阳辐射计测量了西北戈壁地区的气溶胶光学厚度(AOD),并给出了该地区典型的晴朗和沙尘天气条件下气溶胶光学厚度的变化,以670 nm的气溶胶光学厚度值为例,AOD平均值分别为0.2和0.47,给出了相应大气条件下波长指数和大气混浊度因子的变化,并进行简要分析.计算了光学厚度的逐月变化量,最后得出了西北戈壁地区气溶胶光学特性的初步结论.     

Retrieval, validation, and application of the 1-km aerosol optical depth from MODIS measurements over Hong Kong

The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aerosol retrieval algorithm was developed to derive aerosol properties at a global scale, suitable for climate studies. Under favorable conditions (clear sky and over dark surfaces), the standard 10/spl times/10 km MODIS aerosol products are also useful on regional scales to monitor aerosol distributions and transports. However, the 10-km resolution is insufficient to depict aerosol variation on local or urban scales, due to inherent aerosol variability as well as complex surface terrain. In this study, we have modified the MODIS algorithm to retrieve aerosol optical depth (AOD) at 1-km resolution over Hong Kong, a city of just over 1000 km/sup 2/ with very complex surface features. Accompanied by the increased spatial resolution are new aerosol models derived with single-scattering albedo (SSA) around 0.91-0.94 to accommodate higher aerosol absorption encountered in Hong Kong than that was presumed for MODIS standard products (SSA/spl sim/0.97) over the region. The derived AOD data are compared to handheld Microtops II sunphotometer observations at the Hong Kong University of Science and Technology and other locations across Hong Kong. Retrieval errors within 15% to 20% of sunphotometer measurements are found. Moreover, when compared with the standard 10-km AOD products, the 1-km AOD data are much better correlated with PM/sub 10/ measurements across Hong Kong, suggesting that the new 1-km AOD data can be used to better characterize the particulate matter distribution for cities like Hong Kong than the MODIS standard products.     

灰霾期间硫酸盐包裹沙尘气溶胶粒子的光学特性研究

灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合结构变化,建立了沙尘-硫酸盐颗粒的核壳椭球结构模型。采用T矩阵方法,研究了四波段条件（0.44、0.675、0.87、1.02 μm）下,混合比对单分散系沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响。结果表明:混合比对沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响主要在Mie散射区,在瑞利散射区,混合比对粒子光学特性影响不大。同时研究结果还表明,当混合比小于0.3时,硫酸盐壳在粒子散射特性中占主导地位;当混合比大于0.7时,粒子散射特性主要受沙尘核的影响;在此区间内,粒子散射特性由硫酸盐与沙尘共同影响,并会出现强于（或弱于）任何一种纯颗粒物的现象。该研究对理解灰霾老化期间单颗粒气溶胶混合结构及其光学特性具有重要意义。