基于CE318观测的广州市气溶胶光学特性

基于CE318太阳分光光度计观测数据,反演了广州市2011年全年的气溶胶光学厚度、浑浊度和波长指数,并对广州市气溶胶光学特性的全年总体特征、季节性特征、日变化等进行了分析。结果表明：1）2011年广州市气溶胶光学厚度（AOD）全年均值为0.53,处于较高水平。其中,春季AOD最大,均值为0.81秋冬季其次,均值为0.5左右;夏季最小,均值为0.43。浑浊度与光学厚度具有相似的特点。2）从频率分布上看,波长指数α〉1.2所占比例接近90%,在1.4∽1.6之间的所占比例〉50%,说明广州市的气溶胶主控粒子为小粒径的烟雾粒子。3）广州市秋冬季节的波长指数α较大,分别为1.46和1.50;春季α为1.27,夏季α为1.13。春夏季节粗粒子有较大程度地增多。总体上看,广州市区气溶胶类型接近于城市-工业性气溶胶与海洋性气溶胶的混合类型。4）广州市AOD的日变化与人类活动较为一致,上午持续上升,中午T 13：00左右到达一个小高峰,随后趋于稳定,T 17：00左右开始缓慢上升。波长指数α与AOD无明显关系。

利用CE318太阳光度计资料反演合肥气溶胶光学特性

利用2012年9月～2014年8月年合肥市西北郊的CE318型太阳光度计观测资料，分析了合肥地区气溶胶光学厚度（AOD）和Angstrom波长指数（理）的时间变化特征。结果表明，合肥地区AOD全年较高，2012年9月～2013年8月和2013年9月-2014年8月两个时段的年平均值分别为0．60±0．15和0．73±0．23。春季受沙尘天气影响气溶胶波长指数最小，秋季受西北高空气团影响AOD最低。研究了AOD和大气水汽含量之间的关系，结果表明AOD和大气水汽含量呈正相关关系。利用Hysplit风场轨迹模型对各个季节的风场进行了研究，合肥春季主要受西北气流（约42％）影响，夏季风场主要受偏南风场（约50％）影响，秋季受北风风场（约39％）影响较大，冬季受西北高空气团影响较大。CE318和MODIS对比结果表明，两者具有较好的一致性，相关系数在0．7以上。

基于CE318观测的广州市气溶胶粒子谱分布特征

基于CE318太阳光度计观测数据,采用消光法对广州市2011年全年的气溶胶粒子体积浓度、数浓度、体积谱、数浓度谱的全年总体特征,季节性特征及日变化进行了分析。结果表明:1)广州市气溶胶粒子体积浓度年均值为0.45μm3/μm2,春季最高,夏季最低;且粒子体积浓度与浑浊度的相关系数达到0.956。2)广州市气溶胶体积谱为双峰型,数浓度谱为单峰型。半径<0.1μm的细粒子为气溶胶主控粒子,主要由水溶性粒子和煤烟组成。3)广州市的气溶胶污染主要与工业、交通等人为污染有关;其主要成分为水溶性粒子和煤烟,此外还存在少量的沙尘和海洋气溶胶粒子。4)一天当中气溶胶粒子体积浓度随着人类活动增加逐步上升,T 12:00―15:00时段细粒子的体积浓度为一天中最高。

基于CE318数据的杭州市气溶胶光学特征研究

利用2014年6月-2015年5月布设于杭州市区的太阳光度计(CE318)的观测数据,分析了杭州市气溶胶光学厚度(AOD)、Angstorm波长指数(α)和浑浊度系数(β)的时间变化特征。结果表明,观测时间段内杭州市AOD年均值为0.65±0.31,与全国年均值相比处于较高的水平,夏季均值为0.84±0.42为全年最高,春秋两季次之均值分别为0.64±0.28和0.65±0.26,冬季最小,均值为0.56±0.26。β年均值为0.28±0.13,说明杭州市空气较浑浊。α年均值为1.16±0.24,说明杭州市气溶胶主控粒子为粒径较小的烟雾型粒子,从频率分布看,α处于0.5~1.5范围占比97.49%,处于1.1~1.5范围占比53.63%,说明杭州市气溶胶类型为大陆型气溶胶和海洋型气溶胶的混合类型。AOD、α、β三者日变化较小,变化趋势基本一致,变化曲线呈凹形,早晚时段出现峰值。研究了AOD与能见度的关系,结果表明,AOD与能见度呈负相关关系。利用Hysplit风场轨迹模型研究各个季节风场特征,结果表明,杭州地区全年主要受偏东风场、西北风场、西南气旋系统影响,夏季受偏东风场和浙西南内陆气旋系统影响,AOD最高,秋季受北方高压影响空气较清洁,冬季受西北风场影响,对空气有清洁作用,AOD最小,春季受西北风场影响空气中沙尘粒子增多。

利用CE318-DP型太阳光度计反演多通道气溶胶光学特性

大气气溶胶的光学特性可对大气能量、大气环境和气候变化等产生巨大影响。为使遥感定量化更精确,反演气溶胶光学特性就变得很有必要。本文利用CE318-DP的观测数据,结合连续阶散射(successive order of scattering,SOS)算法,反演了870nm的散射相函数,并与AERONET网站对应的相函数比对,验证了反演的正确性并分析了误差来源。在此基础上,反演了6通道的单次散射反照率和偏振相函数。结果表明:在反演精度上,对数正态谱反演得到的散射相函数精度要优于由Junge谱反演得到的相函数精度;一般使用的大陆型和城市型等基本气溶胶模型已难以准确描述气溶胶特性,实际反演得到的散射相函数和偏振相函数比起用模型得到的更有应用价值;偏振相函数作为气溶胶的偏振特性参数,对气溶胶粒子的吸收性质十分敏感;偏振相函数与Angstrom指数同步变化,能够用偏振相函数表征气溶胶粒子的大小。本研究能提供更多的偏振信息,从而对不同通道的偏振相函数进行对比分析,有效提高对气溶胶光学特性的反演能力。

江西千烟洲气溶胶光学厚度的反演与分析

2005年10—11月份,中国科学院遥感应用研究所联合北京师范大学遥感中心等几家单位在江西千烟洲地区进行了为期30天的遥感实验,在实验期间,采用法国C IMEL公司研制的太阳分光光度计CE318进行了连续测量,得到了大量的大气光学数据。利用这些数据,反演了气溶胶光学厚度和相应的Angstrom参数,分析了光学厚度和Angstrom参数的日变化和逐日变化,并讨论了这些变化的原因。本文还讨论了在反演气溶胶光学厚度过程中可能的误差源。

西安地区气溶胶光学特性研究

利用2008年5月—2009年4月和2010年4月—2011年3月两年的太阳光度计CE318数据,分析了西安地区气溶胶光学厚度(AOD)和波长指数(α)的时间变化特征。结果表明,受局地污染和地形影响,泾河站的AOD全年较高,两个时段的年平均值分别为0.69±0.40和0.67±0.39,AOD和α的最大值都发生在夏季;受沙尘天气影响,气溶胶波长指数春季最小,AOD秋季最小。CE318和MODISAOD的对比结果表明,两者有较好的相关性,符合MODIS设计精度的数据占55.0%～73.3%。2008—2010年MODIS AOD平均值的空间分布表明,陕西境内存在3个AOD高值区,分别位于关中盆地、汉中市区和安康市区,局地污染和地形影响是造成AOD高值区的主要原因。

MICROTOPS Ⅱ型太阳光度计对比定标分析

介绍MICROTOPS Ⅱ型5通道手持式太阳光度计的基本测量原理、气溶胶光学厚度计算方法,重点对其定标方法进行研究,分析了直射通道的Langley定标法和标准仪器对比定标法,使用经过Langley定标的CE318型标准太阳光度计对其进行对比定标。实验表明:两种不同仪器间对比定标可以显著提高测量精度,得到440nm和870nm波段的AOD(Aerosol Optical Depth)指标与标准仪器的偏差在0.03以内。

青岛近岸海域气溶胶光学厚度观测分析

利用CE318太阳光度计测量了青岛小麦岛地区2008年4月至2009年3月的气溶胶光学厚度(AOD)数据,分析了青岛近岸海域的气溶胶光学厚度特性。结果表明:气溶胶光学厚度光谱基本满足ngstrm关系,其中大气浑浊度系数κ=0.22±0.07,ngstrm指数υ=1.26±0.23。气溶胶光学厚度的日变化有3种典型趋势,分别是上升型、下降型和凸型。季节变化特点为春、夏季气溶胶光学厚度大,而冬季小。

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。

基于太阳光度计资料的敦煌地区气溶胶光学特征分析

文章基于CE318太阳光度计观测数据,对敦煌市2018—2021年来的气溶胶光学厚度(AOD)、波长指数(α)、浊度系数(β)等进行反演计算,在此基础上对其年变化、季节变化、日变化进行分析。结果表明:(1)与东部沿海地区相比,敦煌地区AOD全年整体偏低,污染情况整体较轻,α年均值为0.2,即大气污染以粗模态的沙尘粒子为主,属于极具代表性的沙尘气溶胶模态,全年大气状况较为清洁。(2)气溶胶特性存在较为明显季节变化特征,AOD在春季(3—5月)最大值达到0.67,夏季呈现下降趋势,到秋季又略有升高,冬季12—次年2月最小,为0.1,并且浊度系数的分布与其正相关。(3)AOD、α、β在一天之内的波动变化也同样存在显著的季节性差异。春季较为明显,日出前数值最低,每日11时达到峰值,之后慢慢回落且趋于稳定;冬季全天变化不大,只是在日出后数据略有升高,这与冬天大气场较为稳定有关,整个变化过程中人类生产活动对其影响较小。敦煌地区的大气气溶胶以自然源为主,受到春、秋两季沙尘暴频发影响,春季尤为明显,秋季次之,这两季气溶胶粒子较大,空气污染状况较为严重。沙尘暴也是影响敦煌地区的气溶胶变化的主要因素。

基于太阳光度计的成都双流地区夏季气溶胶光学特性研究

选取成都信息工程学院航空港校区为研究区,利用CE318太阳光度计于2013年6月期间连续观测的数据反演气溶胶光学厚度,Angstrom指数和粒子谱分布,然后进行气溶胶光学特性分析,结果表明:气溶胶光学厚度随波长增加而减少;气溶胶光学厚度随人为活动和天气等诸多因素变化而变化;平均波长指数显示该地区气溶胶中小粒子占主控地位,平均直径在1.2μm左右;平均浑浊度系数为0.44,大气处于浑浊状态;粒子谱分布呈双峰型,证明该地区为城市气溶胶类型,也详细表明气溶胶粒径的变化。

兰州大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用2006年春冬两季在兰州及其市郊皋兰山的CE318型太阳光度计观测资料,分析了市区内与山上的气溶胶光学厚度(AOD)。通过研究发现,兰州气溶胶光学厚度的主要影响因子为大气稳定度;而气溶胶波长指数的主要影响因子为地面水平风速。市区AOD日变化呈现峰型和平稳型,山上为峰型和谷型。市区的AOD平均值显著大于山上;市区与山上的AOD平均日变化都为冬季大于春季。市区上空的大部分气溶胶集中在600m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为71.4%,冬季为74.6%。山上气溶胶粒子半径冬季小于春季;市区上空春季气溶胶粒子以沙尘为主;冬季气溶胶粒子以烟尘排放为主。

基于激光光源的太阳辐射计视场角测量方法

视场角（field of view,FOV）是太阳辐射计的基础参数,也是太阳辐射计传递定标方法和室内积分球光源对比定标方法的关键参数,获取高精度的FOV是提高此类定标方法精度的重要手段。基于矩阵扫描测量方法,针对CE318型太阳辐射计,研制了激光光源测量FOV系统,并将测量结果与传递定标法进行了对比验证。结果表明：基于激光光源的矩阵扫描测量效果最好,不确定度为0.4%~1.1%;而基于太阳光源矩阵扫描测量受太阳运动的影响,因此有一定的发散角,导致测量结果比激光光源测量结果小约1.3%~1.4%。此外,在太阳辐射计历史定标系数较多时,激光光源测量结果与传递定标法计算的FOV结果一致性较好,说明传递定标法在历史数据多时也可以得到较精确的FOV结果。

基于多角度多光谱Stokes参数Q和U测量反演气溶胶偏振相函数

偏振相函数是气溶胶重要的光学参数之一,它对气溶胶复折射指数、粒子尺度和形状都十分敏感。多角度多光谱偏振遥感可以有效获取气溶胶偏振相函数信息。新一代CIMEL太阳-天空偏振辐射计CE318-DP作为高精度地基气溶胶偏振遥感仪器已被引入全球气溶胶自动观测网AERONET(AErosol RObotic NETwork),并作为扩展多波长偏振测量的太阳-天空辐射计观测网SONET(Sun/sky-radiometer Observation NETwork)的主要仪器,已在不同类型气溶胶观测站点积累了多年的偏振数据。但目前偏振反演仅能利用线偏振度或偏振辐亮度。与线偏振度和偏振辐亮度相比,Stokes参数Q和U不仅包含天空光线偏振强度信息还包含偏振方向信息。利用CE318-DP多光谱多角度测量的天空光Stokes参数Q和U反演气溶胶偏振相函数的方法。针对CE318-DP标准主平面偏振观测模式PPP(Polarized Principal Plane)下Stokes参数U对气溶胶特性变化不敏感、信息难以利用的不足,测试了新的平纬圈偏振扫描模式ALMP(ALMucantar Polarization)获取Stokes参数Q和U,并成功应用于偏振相函数的反演。系统分析了340～1 640 nm多光谱通道上典型生物质燃烧型气溶胶和水溶性气溶胶的-P12/P11反演结果并测试了反演方法在晴朗和灰霾不同大气条件下的适用性。无论在主平面还是平纬圈观测几何下,反演结果在可见光和近红外通道上均与真实值具有较好的一致性。进一步讨论了模型中基于气溶胶参数初始值和大气气溶胶参数真实值计算的"大气单次散射/大气散射"的比值近似相等的假设条件在短波通道不能很好地满足是造成紫外波段反演结果偏差较大的原因之一。后续有待进一步提高反演模型在短波通道的适用性,为利用不同光谱通道上-P12/P11的变化特征改进气溶胶微物理参数反演奠定了基础。

南宁市地基遥感气溶胶光学厚度与Angstrom指数研究

利用CE318地基观测的光学特性数据,反演南宁市气溶胶光学厚度、?ngstr?m波长指数α、浑浊度系数β,对光学特性的月、季节、日变化以及典型天气作了分析,并利用图解法研究南宁市气溶胶分类,加深对该地区气溶胶认识的同时也为南宁市气溶胶研究提供参考。结果表明:(1) AOD最高值和最低值分别出现在3月份、8月份,年平均值为(0. 53±0. 09),春季的AOD最高,夏季最低。AOD日变化曲线较平稳,且值较大的一天与PM2. 5、PM10走势一致。AOD高值区(AOD>0. 7)与海盐型气溶胶及细模态气溶胶吸湿增长有关。(2)α最大和最小值分别出现在4月和6月份,年平均值是(1. 34±0. 08),春季的α最高,秋季最低,气溶胶粒子中细粒子占主导作用,南宁市属城市—工业型气溶胶。(3)β最高值和最低值分别出现在11月份、8月份,年均值是(0. 22±0. 02),曲线变化走势和AOD一致,β值在0. 2左右,说明空气有污染但还是比较清洁的。

灰霾频发期南宁市气溶胶光学特性分析

利用CE318太阳光度计观测数据反演2014年6月-2016年5月灰霾事件频发期南宁市气溶胶的基本光学特性,分析其时间变化特征、聚类特征及气象因素、PM_(2.5)与气溶胶光学厚度(AOD)的相关性,并基于HYSPLIT模型研究了观测期内南宁市6次严重灰霾事件外部输送源的特征。结果表明:(1)南宁市AOD、α波长指数、β浑浊度指数的年均值分别为0.73、1.271、0.273,AOD值较高,气溶胶主控粒子以细粒子为主,空气较浑浊。(2)南宁气溶胶光学厚度季节变化特征为秋季、春季、冬季较高,夏季最低。(3)谱聚类分析表明,南宁市气溶胶类型可分为3类,第1类以散射性较强的小粒径干粒子为主,第2类以干湿混合类型粒子为主;第3类以大陆性气溶胶为主,吸收性较大,散射性相对较低,空气质量好。(4)雨季及旱季的气溶胶光学特性变化明显,降雨、相对湿度、风速与AOD月均值负相关。(5)南宁市灰霾污染除了受本地人为活动影响外,还受来自北方和越南、缅甸及俄罗斯境外远程传输粒子的影响。多源观测数据耦合区域空气质量模型估算近地面PM_(2.5)质量浓度,可为区域大气质量时空动态评估及预测提供方法参考。

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,卫星数据大气校止等遥感应用提供支持。

偏振光在气溶胶中的传输特性研究

为了研究气溶胶介质多次散射效应对区域内偏振光传输特性的影响,通过CE318太阳分光计实测数据反演得到了区域内气溶胶微物理光学特性参数(光学厚度、粒子复折射率、粒子谱分布)。利用蒙特卡罗矢量辐射传输模型系统分析了粒子复折射率、粒子群有效半径、入射光偏振状态对传输特性的影响。研究结果表明:较小复折射率实部粒子的传输特性对复折射率实部变化敏感性较强;复折射率虚部是影响辐射传输特性的一个重要因素,虚部越大,吸收性越强,传输特性越差;粒子群有效半径越大,光波透射率就越低,反射率则越高;入射光偏振状态对传输特性的影响较小,相比其他类型的偏振光,水平偏振光的反射率和透射率受入射角的影响较大。