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Observation-based Estimation of Aerosol-induced Reduction of Planetary Boundary Layer Height 被引量:9
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作者 Jun ZOU Jianning SUN +3 位作者 Aijun DING Minghuai WANG Weidong GUO Congbin FU 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2017年第9期1057-1068,共12页
Radiative aerosols are known to influence the surface energy budget and hence the evolution of the planetary boundary layer. In this study, we develop a method to estimate the aerosol-induced reduction in the planetar... Radiative aerosols are known to influence the surface energy budget and hence the evolution of the planetary boundary layer. In this study, we develop a method to estimate the aerosol-induced reduction in the planetary boundary layer height (PBLH) based on two years of ground-based measurements at a site, the Station for Observing Regional Processes of the Earth System (SORPES), at Nanjing University, China, and radiosonde data from the meteorological station of Nanjing. The observations show that increased aerosol loads lead to a mean decrease of 67.1 W m-2 for downward shortwave radiation (DSR) and a mean increase of 19.2 W m-2 for downward longwave radiation (DLR), as well as a mean decrease of 9.6 W m-2 for the surface sensible heat flux (SHF) in the daytime. The relative variations of DSR, DLR and SHF are shown as a function of the increment of column mass concentration of particulate matter (PM2.5). High aerosol loading can significantly increase the atmospheric stability in the planetary boundary layer during both daytime and nighttime. Based on the statistical relationship between SHF and PM2.5 column mass concentrations, the SHF under clean atmospheric conditions (same as the background days) is derived. In this case, the derived SHF, together with observed SHF, are then used to estimate changes in the PBLH related to aerosols. Our results suggest that the PBLH decreases more rapidly with increasing aerosol loading at high aerosol loading. When the daytime mean column mass concentration of PM2.5 reaches 200 mg m-2, the decrease in the PBLH at 1600 LST (local standard time) is about 450 m. 展开更多
关键词 aerosol RADIATION atmospheric stability surface sensible heat flux planetary boundary layer height
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Vertical distribution of sand-dust aerosols and the relationships with atmospheric environment 被引量:3
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作者 Jie ZHANG XingMing LI 《Journal of Arid Land》 SCIE 2012年第4期357-368,共12页
The vertical distribution of aerosols in the troposphere is important for determining their effects on cli- mate. The vertical distribution of aerosols under different atmospheric conditions in the free troposphere wa... The vertical distribution of aerosols in the troposphere is important for determining their effects on cli- mate. The vertical distribution of aerosols under different atmospheric conditions in the free troposphere was di- rectly observed using a surface micro-pulse LIDAR (MPL) and a TP/WVP-3000 microwave radiometer at the Semi-Arid Climate & Environment Observatory of Lanzhou University (SACOL, 35.95~N, 104.10~E) in the western Loess Plateau, China, in the spring of 2008. The results showed two possible transportation paths of a sandstorm from May 1 to May 4 in 2008. In one path, sand-dust aerosols were transported toward the east from the Taklimakan Desert to the Badain Jaran Desert and the Tengger Desert by a westerly wind and then toward the southeast to Jingtai and Lanzhou. A weak aerosol index (AI) indicated another possible transport path toward the east from the Taklimakan Desert to the Qaidam Basin and through the Tibetan Plateau eastward to SACOL. The aerosol profile of sandstorm processes over the SACOL area displayed three patterns: a single peak distribution under stable at- mospheric conditions, indicating urban aerosol distribution; an exponential decrease under unstable atmospheric conditions in the presence of a sandstorm; and a slight change in the mixed layer during the first and last stages of the sandstorm, indicative of thorough mixing during lifting and deposition stages. Analyses of the aerosol layer height (ALH) showed that there are two types of ALH diurnal variation. The ALH during the first sandstorm stage was complex and disordered, and affected by atmospheric circulation. While the ALH had obvious diurnal variation in the other stage, the ALH and aerosol extinction coefficient (AEC) had a single peak, and was higher in the af- ternoon and lower in the morning. In the second case the ALH was in agreement with the atmospheric boundary layer height (BLH) variation. As a result of the development of the atmospheric boundary layer (ABL) during day and maintenance at night, ALH during sandstorm-free days showed obvious diurnal variations. Multiple vertical distribu- tion patterns of sand-dust aerosols will result in different climate effects; therefore, the vertical distribution patterns can be used to parameterize climate and aerosol models. 展开更多
关键词 aerosol profile aerosol layer height atmospheric boundary layer atmospheric conditions distribution pattern
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基于激光雷达的天津海-岸-陆地区大气边界层高度研究 被引量:1
3
作者 刘敬乐 史静 +5 位作者 李培彦 姜明 蔡子颖 韩素芹 崔晔 姚青 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5170-5177,共8页
利用2018年8月~2019年7月的气溶胶激光雷达观测数据对天津城市、渤海沿岸和渤海地区的大气边界层高度进行了反演,并利用无人机探空观测对激光雷达反演结果进行验证,同时结合天津大气边界层观测站、塘沽站和渤海A平台站的不同气象特征分... 利用2018年8月~2019年7月的气溶胶激光雷达观测数据对天津城市、渤海沿岸和渤海地区的大气边界层高度进行了反演,并利用无人机探空观测对激光雷达反演结果进行验证,同时结合天津大气边界层观测站、塘沽站和渤海A平台站的不同气象特征分析了大气边界层高度的分布特征及其差异产生的原因.结果表明:激光雷达和无人机观测获得的大气边界层高度具有较高一致性,在稳定、中性和不稳定层结条件下两者的相关系数分别为0.508,0.565和0.687.天津城区和塘沽地区各季节的大气边界层高度日变化规律较为一致,与各季节湍流动能和感热通量日变化规律接近,均呈单峰型分布,A平台大气边界层高度具有明显的海洋大气特征,表现为冬季高于城区和塘沽,夏季则与之相反.夏季由于海陆环流造成的热力内边界层的形成,是市区与塘沽大气边界层高度差异产生的原因之一,2019年夏季塘沽出现热力内边界层的情况下,其午后边界层高度下降约30~160m,与城区的大气边界层高度差升高约150~300m. 展开更多
关键词 大气边界层高度 气溶胶激光雷达 海-岸-陆 无人机 天津
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紫外多角度偏振探测气溶胶层高的信息量分析初步研究
4
作者 顾浩然 李正强 +7 位作者 侯伟真 裘桢炜 刘振海 朱军 伽丽丽 罗杰 洪津 麻金继 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2023年第4期357-370,共14页
为探究多角度偏振在紫外波段对气溶胶层高(ALH)的探测能力,在不同的观测几何、气溶胶和地表类型等条件下系统评估了多角度偏振在紫外波段的ALH反演信息量。基于最优估计理论和信息量分析方法,分析了紫外波段365 nm和388 nm两个通道模拟... 为探究多角度偏振在紫外波段对气溶胶层高(ALH)的探测能力,在不同的观测几何、气溶胶和地表类型等条件下系统评估了多角度偏振在紫外波段的ALH反演信息量。基于最优估计理论和信息量分析方法,分析了紫外波段365 nm和388 nm两个通道模拟仿真数据对ALH的灵敏度,并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。研究结果表明:(1)多角度偏振观测可有效提高ALH反演的信息量。(2)多角度卫星观测信息量随观测角度个数的增加显著提升,当反演中使用的角度数增加到5个时,ALH的信号自由度(DFS)提升了0.4以上。(3)添加388 nm波段偏振观测或365 nm波段强度观测这两种方案均能提升ALH的DFS。但相对而言,偏振观测方案受气溶胶模型误差影响更小,能更好地提升ALH反演的信息量,尤其是改善了低气溶胶光学厚度(AOD)条件下的ALH反演。 展开更多
关键词 气溶胶边界层高度 最优化估计反演 信息量分析 后验误差
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地基遥感联合反演大气边界层高度与ERA5再分析资料比对分析 被引量:1
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作者 杨世昆 杨玲 +5 位作者 张雪芬 陶法 何平 茆佳佳 焦志敏 徐文铎 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第2期178-187,共10页
利用北京国家综合气象探测试验基地超大城市观测试验建设的地基垂直遥感设备(激光气溶胶雷达、微波辐射计及风廓线雷达),使用2021年5—8月的观测资料,根据不同设备的探测优势以及边界层的日变化规律,利用激光气溶胶雷达、微波辐射计、... 利用北京国家综合气象探测试验基地超大城市观测试验建设的地基垂直遥感设备(激光气溶胶雷达、微波辐射计及风廓线雷达),使用2021年5—8月的观测资料,根据不同设备的探测优势以及边界层的日变化规律,利用激光气溶胶雷达、微波辐射计、风廓线雷达观测资料进行联合反演,得到全天候大气边界层高度。并将联合反演所得的边界层高度与探空资料计算及ERA5再分析资料提供的全天候大气边界层高度进行比较,发现:联合反演边界层高度与ERA5数据提供的大气边界层高度有较好的一致性;激光气溶胶雷达适用于白天对流边界层的观测,微波辐射计适用于夜间稳定边界层的观测,使用微波辐射计与风廓线雷达联合反演大气边界层高度可以改善弱降雨时单设备的反演结果;联合反演的大气边界层高度结果与单设备反演大气边界层高度均符合大气边界层的日变化规律;得到的联合反演边界层高度与探空数据计算得到的大气边界层高度差值的标准偏差为62 m,相较于ERA5数据提供的一定范围内大气边界层高度均值,联合反演边界层高度能更精准地反映更小范围内的大气边界层高度。 展开更多
关键词 地基垂直遥感 激光气溶胶雷达 微波辐射计 风廓线雷达 联合反演 大气边界层高度
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西藏那曲与北京郊区对流层气溶胶的微脉冲激光雷达测量 被引量:36
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作者 刘诚 明海 +6 位作者 王沛 谢建平 杨辉 赵南京 谢品华 竹内延夫 小池俊雄 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1435-1439,共5页
用微脉冲激光雷达对西藏那曲地区和北京郊区2004年夏季大气对流层气溶胶的光学特性进行了测量和分析,给出了两地区气溶胶消光系数的垂直分布以及那曲地区的大气边界层高度.结果表明:北京郊区大气对流层气溶胶的组分、浓度及粒径分布较... 用微脉冲激光雷达对西藏那曲地区和北京郊区2004年夏季大气对流层气溶胶的光学特性进行了测量和分析,给出了两地区气溶胶消光系数的垂直分布以及那曲地区的大气边界层高度.结果表明:北京郊区大气对流层气溶胶的组分、浓度及粒径分布较那曲地区呈现出较大的不均匀性,那曲地区则具有较好的近地面空气质量.因此,利用微脉冲激光雷达可以实现大气气溶胶的有效测量. 展开更多
关键词 微脉冲激光雷达(MPL) 气溶胶 消光系数 边界层高度
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大气边界层高度确定及应用研究进展 被引量:22
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作者 张宏昇 张小曳 +8 位作者 李倩惠 蔡旭晖 范绍佳 宋宇 胡非 车慧正 权建农 康凌 朱彤 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期522-536,共15页
大气边界层高度是表征边界层特征的重要参量,影响边界层内水热、物质、能量的垂直分布,也是数值模拟、环境评估中的重要参数。从湍流运动、热力作用、动力作用以及物质分布等多视角总结了大气边界层高度的定义及确定方法,回顾了采用直... 大气边界层高度是表征边界层特征的重要参量,影响边界层内水热、物质、能量的垂直分布,也是数值模拟、环境评估中的重要参数。从湍流运动、热力作用、动力作用以及物质分布等多视角总结了大气边界层高度的定义及确定方法,回顾了采用直接观测手段和遥感手段确定大气边界层高度的不同方法,对比了大气边界层高度不同获取手段的优缺点,梳理了大气边界层高度参数化方案,探讨了大气边界层高度确定中存在的问题,并提出未来相关研究和应用可能突破方向。 展开更多
关键词 大气边界层高度 湍流边界层 物质聚集层 遥感反演 参数化
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北京城区奥运期间与其他时段激光雷达观测实例分析 被引量:2
8
作者 郝粼波 程水源 +3 位作者 李明君 陈东升 王海燕 虞统 《大气与环境光学学报》 CAS 2009年第4期307-314,共8页
为了研究北京城区在北京奥运会期间大气边界层变化特征及大气边界层内气溶胶的消光特性,2008年8月利用MPL激光雷达对北京城区的大气边界层进行了系统观测。反演出了测站地域上空大气气溶胶的消光特性垂直分布以及大气边界层的高度。同... 为了研究北京城区在北京奥运会期间大气边界层变化特征及大气边界层内气溶胶的消光特性,2008年8月利用MPL激光雷达对北京城区的大气边界层进行了系统观测。反演出了测站地域上空大气气溶胶的消光特性垂直分布以及大气边界层的高度。同往年北京城区的雷达监测数据进行了系统的对比,并与设在北京南郊梨花村的清洁对照点数据进行了比较。观测数据表明:北京城区奥运期间大气边界层日变化趋势明显,呈早晚低、午间高的特点。大气边界层高度相对稳定,多分布在2.0 km下,平均值为0.79km。奥运期间气溶胶粒子浓度水平较往年有明显下降。观测点处气溶胶浓度水平每天呈周期性变化。 展开更多
关键词 激光雷达 气溶胶 大气边界层 边界层高度
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北京城区大气边界层的激光雷达观测 被引量:22
9
作者 杨辉 刘文清 +5 位作者 陆亦怀 谢品华 徐亮 赵雪松 虞统 于建华 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期221-223,226,共4页
激光雷达是边界层大气气溶胶和云的一个高效探测工具。利用MPL激光雷达测量出的数据反演出了测站地域上空大气边界层气溶胶消光系数的垂直分布,利用气溶胶消光系数的垂直分布可决定测站上空的大气边界层高度。测量数据表明:大气边界层... 激光雷达是边界层大气气溶胶和云的一个高效探测工具。利用MPL激光雷达测量出的数据反演出了测站地域上空大气边界层气溶胶消光系数的垂直分布,利用气溶胶消光系数的垂直分布可决定测站上空的大气边界层高度。测量数据表明:大气边界层内气溶胶的含量较为稳定,有明显的气溶胶多层结构。 展开更多
关键词 激光雷达 气溶胶 大气边界层 边界层高度
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三种激光雷达监测污染物分布和输送对比 被引量:8
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作者 高晓荣 谭浩波 +3 位作者 邓涛 李菲 王春林 麦博儒 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2018年第2期444-454,共11页
利用3种不同型号激光雷达在广州番禺大气成分观测站开展外场同步对比观测实验.通过全球地基气溶胶监测网(AERONET)气溶胶光学厚度(AOD)产品验证了3种激光雷达原始信号反演消光系数的可靠性.同时对比探讨了激光雷达低层反演能见度产品与... 利用3种不同型号激光雷达在广州番禺大气成分观测站开展外场同步对比观测实验.通过全球地基气溶胶监测网(AERONET)气溶胶光学厚度(AOD)产品验证了3种激光雷达原始信号反演消光系数的可靠性.同时对比探讨了激光雷达低层反演能见度产品与能见度仪的相关性;对比美国国家环境预报中心全球同化系统模式(NCEP-GDAS)模拟结果讨论了激光雷达对混合层高度反演的有效性.最后利用个例分析揭示不同天气型下污染物可能的外源输送和本地积累.量化分析结果表明:3部激光雷达反演的能见度与能见度仪的相关系数均达到0.7以上,混合层高度均与NCEP-GDAS模式计算的混合层高度具有一定的可比性.与模拟结果相比,白天混合层高度在霾天气时相对较低,更能有效的揭示霾天气,亦可反映夜间间歇性湍流特性.应用分析表明:3部激光雷达均能较为一致的监测污染物的输送和本地的累积.外来输送主要以弱冷空气输送型为例,分析个例(2014年11月21~22日、24~25日)表明:后一过程(24~25日)由于夜间混合层高度(MLH)低,导致上层的粒子无法下传,污染物聚集在0.8km,且快速过境了,而前一过程(21~22日)整层输送,导致了近地层相对高的PM_(2.5)浓度;本地累积主要以冷高出海型为例(2014年11月25日20:00~27日20:00),逆温与低的地表通风系数共同造成了前一时段(25日20:00~26日20:00)的消光明显高于后一时段(26日20:00~27日20:00). 展开更多
关键词 激光雷达 消光系数 混合层高度 气溶胶光学厚度 全球地基气溶胶监测网 天气型
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成都一次重污染过程的气溶胶光学特性垂直分布 被引量:14
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作者 徐栋夫 曹萍萍 王源程 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第7期948-958,共11页
利用微脉冲激光雷达观测数据、PM 2.5浓度数据、地面气象观测资料和探空数据对成都2017年1月1—6日连续出现的重污染过程进行分析研究。结果表明:激光雷达反演的消光系数演变与PM 2.5浓度值变化对应一致,PM 2.5浓度升高,近地面消光系数... 利用微脉冲激光雷达观测数据、PM 2.5浓度数据、地面气象观测资料和探空数据对成都2017年1月1—6日连续出现的重污染过程进行分析研究。结果表明:激光雷达反演的消光系数演变与PM 2.5浓度值变化对应一致,PM 2.5浓度升高,近地面消光系数增大;反之,则近地面消光系数减小。对于此次过程,在无冷空气影响时,混合层高度和相对湿度的日变化对消光系数廓线有明显影响,混合层高度降低,大气环境容量减小,相对湿度增加,气溶胶吸湿增长,消光系数增大,地面污染加重。天空状况对气溶胶垂直分布影响显著,晴天或多云天气,早晨强逆温使得水汽和大量气溶胶集中在逆温层顶以下区域,地面污染严重;中午混合层发展,使得混合层内的气溶胶均匀混合,气溶胶层变厚,近地面消光系数显著减小,地面污染减轻。在前一日为晴天或多云天气,当天为阴天时,早上气溶胶明显分为两层,一层在近地面,另一层在残留层顶附近;中午由于垂直湍流增强,一部分残留层气溶胶向下混合至混合层内,使得混合层内的气溶胶粒子增多,地面污染加重,消光系数明显增加。近地面强逆温层、混合层高度降低、残留层气溶胶向下混合、相对湿度增加均是导致地面污染加重的原因。 展开更多
关键词 激光雷达 气溶胶 消光系数 混合层高度
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PWD22能见度仪监测上海市水平能见度的试验研究 被引量:3
12
作者 李亚娟 束炯 《环境监测管理与技术》 2010年第2期24-28,共5页
利用PWD22能见度仪监测数据,分析了上海市2008年-2009年能见度日变化规律和四季逐日变化特征,以及能见度和混合层高度(MLH,MixedLayerHeight)、空气污染指数(API)及气象要素(相对湿度、风速、温度)的相关性。结果表明,能见度... 利用PWD22能见度仪监测数据,分析了上海市2008年-2009年能见度日变化规律和四季逐日变化特征,以及能见度和混合层高度(MLH,MixedLayerHeight)、空气污染指数(API)及气象要素(相对湿度、风速、温度)的相关性。结果表明,能见度一峰一谷日变化特征明显,峰值出现在14:00~16:00,谷值出现在6:00~8:00。能见度与MLH相关性显著,与温度最差。能见度和气溶胶光学厚度(AOT)线性拟合呈负相关关系,且夏季相关性最显著,冬季最差。 展开更多
关键词 能见度 混合层高度 气溶胶光学厚度 空气污染指数 上海市
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基于微波辐射计和气溶胶激光雷达的边界层高度研究及应用 被引量:3
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作者 黄俊 廖碧婷 +3 位作者 沈子琦 张志坚 蓝静 王春林 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期180-192,共13页
分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过... 分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过程分析边界层高度对PM_(2.5)、O_(3)浓度的影响。结果显示:(1)利用位温法、气块法、罗氏法、比湿法和梯度法计算得出广州地区平均边界层高度分别为2207 m、1239 m、901 m、717 m和660 m,位温法显著高估了广州地区的边界层高度;(2)利用气块法得出的混合层高度日变化能够较好地表征白天大气边界层演变特征,利用气块法和比湿法得出的白天混合层高度与近地面O_(3)浓度有显著的正相关关系,相关系数在0.5以上,在O_(3)污染防治中,应同时考虑边界层内垂直输送的影响;(3)利用梯度法得出的边界层高度在污染天气时与PM_(2.5)浓度的相关性较好,能较好地表现出大气污染情况,在PM_(2.5)污染天气过程分析中具有较好的应用价值。 展开更多
关键词 微波辐射计 气溶胶激光雷达 边界层高度 O_(3)
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成都市混合层高度与气溶胶层高度关系的研究 被引量:2
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作者 明镇洋 侯梦琪 +3 位作者 王文勇 付虹 张江鹏 李迪 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期76-83,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 混合层高度 气溶胶层高度 相关性分析 成都市
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于氧气A带的高光谱卫星气溶胶层高优化反演
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作者 许健 饶兰兰 +2 位作者 DOICU Adrian 胡斯勒图 秦凯 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2022年第6期630-639,共10页
针对气溶胶被动卫星遥感中由于气溶胶模型的不确定性导致的反演误差,引入了一种基于贝叶斯理论的新型气溶胶层高反演算法,并应用于哨兵5先导(Sentinel-5P)卫星的TROPOMI(TROPOspheric Monitoring Instrument)载荷。该算法基于不同候选... 针对气溶胶被动卫星遥感中由于气溶胶模型的不确定性导致的反演误差,引入了一种基于贝叶斯理论的新型气溶胶层高反演算法,并应用于哨兵5先导(Sentinel-5P)卫星的TROPOMI(TROPOspheric Monitoring Instrument)载荷。该算法基于不同候选气溶胶模型的模型证据(气溶胶模型的条件概率密度)确定符合当前观测数据条件的气溶胶模型,并通过两种模型选择方案分别得到估算最大值解和估算平均值解作为反演结果。以TROPOMI观测到的一次真实野火事件为例,反演结果和官方产品具有很好的空间一致性,且明显降低了低估现象,证明在气溶胶先验知识缺乏的背景下该算法能够高效选择合适的气溶胶模型,为今后高光谱卫星气溶胶层高反演的业务化数据处理提供了一种新的解决方案。 展开更多
关键词 大气遥感 反演 气溶胶层高 TROPOMI
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南京一次重污染过程PM_(2.5)垂直分布的模拟及气溶胶辐射效应的影响 被引量:1
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作者 刘诚 邓力琛 +2 位作者 陈燕玲 钱悦 王欢 《东华理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2022年第6期598-606,共9页
准确模拟PM_(2.5)垂直分布对理解灰霾的形成和消散机理以及检验模式预报能力至关重要。利用在线耦合大气化学模式WRF-Chem v3.9.1对2017年12月22至25日南京地区的一次重污染过程进行模拟,结合地面观测的气象要素和污染物浓度、激光雷达... 准确模拟PM_(2.5)垂直分布对理解灰霾的形成和消散机理以及检验模式预报能力至关重要。利用在线耦合大气化学模式WRF-Chem v3.9.1对2017年12月22至25日南京地区的一次重污染过程进行模拟,结合地面观测的气象要素和污染物浓度、激光雷达得到的气溶胶消光系数及无人机观测的PM_(2.5)垂直廓线等数据对模式进行综合评估,并探讨气溶胶辐射效应对PM_(2.5)垂直分布的影响。结果表明,WRF-Chem对白天地面气象要素及PM_(2.5)垂直分布模拟较好,但对夜间PM_(2.5)浓度严重高估(MB=49.8μg/m^(3))。夜间模拟的近地层逆温过强、边界层高度过低,导致PM_(2.5)聚集在较低的高度并向上浓度逐渐递减,但观测的PM_(2.5)在夜间仍然维持近乎均匀混合的分布方式。相比夜间,气溶胶辐射效应在白天的影响更加明显,主要通过降低边界层高度影响PM_(2.5)垂直分布方式。本研究对于理解WRF-Chem模拟PM_(2.5)垂直分布的表现及边界层参数化方案的改进等具有重要的意义。 展开更多
关键词 重污染过程 PM_(2.5)垂直分布 WRF-Chem 边界层高度 气溶胶辐射效应
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基于星载偏振交火模式的气溶胶层高被动遥感成像反演信息量分析 被引量:4
17
作者 顾浩然 李正强 +9 位作者 侯伟真 刘振海 伽丽丽 李殷娜 郑杨 史正 许华 洪津 麻金继 陈震霆 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期55-71,共17页
为探究高精度偏振扫描仪(POSP)在偏振交火模式下紫外波段对气溶胶层高(ALH)的探测能力,基于最优估计理论和信息量分析方法,分析了紫外和近紫外波段模拟仿真数据对ALH的灵敏度,并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。... 为探究高精度偏振扫描仪(POSP)在偏振交火模式下紫外波段对气溶胶层高(ALH)的探测能力,基于最优估计理论和信息量分析方法,分析了紫外和近紫外波段模拟仿真数据对ALH的灵敏度,并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。研究结果表明:拓展的紫外波段是卫星遥感ALH反演的重要信息源,进一步增加380 nm偏振探测后,ALH的信息自由度(DFS)提高了0.06~0.26,同时后验误差降低了5~30个百分点;联合近紫外410 nm探测信息后,ALH反演后验误差额外降低了7~10个百分点,尤其增加了标高H较低时ALH的反演信息量;观测信息对标高的敏感度随着卫星观测散射角的增大而逐渐降低;粗模态主导的气溶胶、裸土地表相较细模态主导的气溶胶、植被地表来说提供的ALH信息量更少。总体来说,虽然ALH信息量受到气溶胶类型影响表现出了一些差异,但是不同气溶胶类型间ALH信息量受地表类型和偏振测量等的影响通常是相似的。 展开更多
关键词 大气光学 偏振扫描仪 气溶胶层高 偏振遥感 信息量分析
原文传递
基于激光雷达的京津冀地区大气边界层高度特征研究 被引量:21
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作者 吕立慧 刘文清 +5 位作者 张天舒 董云升 陈臻懿 范广强 刘洋 项衍 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第1期44-50,共7页
大气边界层高度对大气颗粒物污染具有重要的影响。为研究京津冀区域的大气边界层高度变化特征,利用该地区多个站点的激光雷达数据,进行了统计研究,并将激光雷达观测值与美国国家气象局国家环境预报中心全球资料同化系统模式模拟结果进... 大气边界层高度对大气颗粒物污染具有重要的影响。为研究京津冀区域的大气边界层高度变化特征,利用该地区多个站点的激光雷达数据,进行了统计研究,并将激光雷达观测值与美国国家气象局国家环境预报中心全球资料同化系统模式模拟结果进行了对比。观测数据表明,京津冀地区的大气边界层具有明显的日变化特征和季节变化特征:白天的大气边界层高度高于夜晚,且边界层高值出现在14:00左右;夏、冬季的大气边界层高度高于春、冬季;冬季大气边界层高度有降低趋势。此外,2014年11月多个站点由激光雷达测得的边界层高度的统计分析表明,京津冀地区大气边界层高度在300~900m之间,且东南方向较高。 展开更多
关键词 大气光学 大气边界层高度 激光雷达 气溶胶消光系数
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广州地区典型灰霾过程及不同天气类型下边界层高度研究 被引量:11
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作者 宋烺 邓涛 +4 位作者 吴兑 何国文 孙嘉胤 翁佳烽 吴晟 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1381-1391,共11页
利用2013年9月—2014年11月广州地区激光雷达观测结果,使用小波分析反演边界层高度(PBLH),通过归一化后向散射信号(NRB)的小波分解对小波分析中直接影响PBLH识别的尺度因子a进行了选取.并以2014年1月发生的一次灰霾过程为例,对灰霾过程... 利用2013年9月—2014年11月广州地区激光雷达观测结果,使用小波分析反演边界层高度(PBLH),通过归一化后向散射信号(NRB)的小波分解对小波分析中直接影响PBLH识别的尺度因子a进行了选取.并以2014年1月发生的一次灰霾过程为例,对灰霾过程的PBLH等边界层特征进行了分析,并对边界层垂直结构进行了初步探究.同时,利用自组织映射神经网络(SOM)进行了天气分型,对整个观测时段激光雷达反演的PBLH与天气型之间的关系进行了统计.结果表明,通过对NRB廓线的小波分解,小波分析尺度因子a取300较为合适.灰霾过程中PBLH均存在日变化.从平均结果来看,PBLH最高值出现在13:00,为850 m;最低值出现在5:00,为483 m.灰霾过程PBLH与PM_(2.5)之间呈显著负相关(r=-0.62,p<0.01),风速与PM_(2.5)之间也呈显著负相关(r=-0.39,p<0.01).对流边界层平均高度约为稳定边界层的1.5倍,峰值高度约为稳定边界层的3倍.低压天气系统控制下灰霾天气出现的概率较低,对应的PBLH明显较高,峰值高度在1200~1600 m,日间边界层发展极为明显.而高压天气系统控制下边界层发展容易受到抑制,峰值高度均低于1000 m. 展开更多
关键词 激光雷达 边界层高度 灰霾 珠江三角洲 气溶胶
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