气溶胶谱分段拟合对能见度计算的影响

针对气溶胶谱分布函数拟合中存在的偏差严重影响能见度计算精度的问题,提出了一种采用Junge谱与Deirmendjian谱结合的分段拟合方法来提高气溶胶谱分布函数的精度,并在大气环境模拟舱内进行了实验验证。首先,在大气模拟舱内生成了气溶胶多峰谱分布,建立了气溶胶谱分布的参数化模型。然后,对比分析了所提综合谱分段拟合方法和单一谱函数法拟合谱函数的相对误差和相关系数。最后,基于相对偏差和相关性评估了所提方法计算能见度的精度。结果表明利用所提方法计算获得的能见度与观测值的平均相对偏差为4.87%,相关性R^(2)=0.9847,证明其拟合结果具有较好的准确性、稳定性,且与实际观测值具有较好一致性。

天津郊区夏季气溶胶谱分布特征观测研究

2009年7月11日到8月14日，在天津市武清区对粒径在O．02～1．00gm范围内的气溶胶粒子谱分布进行了连续观测。在对气溶胶谱分布资料进行详细统计分析和参数化的基础上，研究了其日变化规律及其与风速、风向等气象条件的关系。在该粒径范围内，气溶胶粒子数浓度的平均值为1．7×10^4cm-3，体积浓度的平均值为59μm3／cm3气溶胶的数浓度和谱分布具有明显的日变化规律，粒子数浓度在道路交通的早晚高峰期间和午后太阳辐射最强的时间段出现峰值，这与道路上机动车的排放和光化学反应中的气一粒转化过程密切相关。局地风速和风向对气溶胶浓度有显著影响。总体而言，粒子浓度的高值均出现在低风速条件下，与风向没有明显的依赖关系，这说明本地源排放是粒子的重要来源。粒子浓度随着风速增加而降低，且在盛行南风时出现相对高值，这说明当地受到来自南部较污染地区输送的影响。

三参数云微物理方案中气溶胶谱函数对云滴谱影响的数值模拟研究

观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶胶谱对云滴谱的影响未有明确结论。中科学院大气物理研究所(IAP)云降水物理与强风暴重点实验室(LACS)新研发的三参数方案(IAP-LACS)通过增加的预报量克服了云滴谱的拓宽问题,提高了云滴谱模拟的准确性。为了研究在参数化方案中气溶胶谱分布特征对云滴谱的影响,本文采用新方案进行WRF(Weather Research and Forecasting mode)大涡理想性试验,验证了新方案中气溶胶对数正态谱函数中数浓度、几何半径和标准差3个参量对云滴谱演变的影响。针对3个参量的敏感性试验表明新的气溶胶活化方案和三参数云滴凝结增长方案能够描述气溶胶谱对云滴谱演变的影响规律:气溶胶数浓度对云滴谱影响最显著,数浓度越高活化生成的云滴数量越多,云滴半径越小,云滴谱趋向窄谱,气溶胶数浓度低时,云滴数量少、半径大。较大的几何半径使气溶胶谱向大粒径移动,导致大云滴生成,标准差对云滴谱的影响最不显著。

利用单颗粒气溶胶质谱仪研究石家庄市采暖结束前后大气细颗粒物污染特征及成因

2016年3月1日~20日期间,石家庄市区于采暖期结束前后出现两次重污染天气。为探究重污染天气成因,利用位于石家庄市大气自动监测站(20 m)的单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)对两次重污染天气期间的细颗粒物化学组成进行分析;并结合颗粒物质量浓度和气象条件等对重污染天气成因进行了推定。结果表明,3月采暖期(3月1日~15日)期间共发生为期1 d的重度污染天气,主要成因为来自燃煤(贡献率42.6%)和工业工艺源(26.4%)的颗粒物严重累积;采暖期结束后(3月16日~20日)出现了连续3 d的重度污染天气,前期主要成因为来自机动车尾气(25.5%~25.9%)和工业工艺源(23.0%~25.5%)的颗粒物严重累积;后期首要污染源变为燃煤(28.6%)和工业工艺(27.4%)。监测过程中,PM_(2.5)与气象条件的相关性较高,r_(湿度/2.5)=0.76,r_(大气压/2.5)=-0.58,r_(风速/2.5)=-0.65,r_(温度/2.5)=0.35。综合来看,高湿状态下空气的低压静稳和低空传输,共同促使燃煤及工业工艺源的颗粒物累积,二次转化加剧后导致3月4日的重污染天气;而采暖期结束后,在同样不利于扩散的气象条件下,机动车尾气及工业工艺源的颗粒物累积,二次转化加剧,从而导致3月17和18日污染小高峰;不同于前两日,燃煤和工业工艺源的累积,二次转化加剧,导致了3月19日凌晨的污染小高峰。

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。

北京市大气气溶胶体积谱特性分析

本文利用AERONET的气溶胶月平均数据,分析了北京市大气气溶胶体积谱的季节性变化,并对气溶胶体积谱与光学厚度、Angstrom指数、小颗粒比例以及单次散射反照率的关系进行分析。分析结果表明:在春季北京市气溶胶体积谱中粗模态粒子占的比重较大,峰值半径约为3μm;在夏季北京市气溶胶体积谱中细模态粒子占的比重较大,峰值半径约为0.25μm;影响粗模态峰值异常增大的主要因素是沙尘,影响细模态峰值异常增大的主要因素是温度和湿度;在吸收性粒子浓度较低情况下,细模态粒子占主导地位时,单次散射反照率随波长的增大而减小,粗模态粒子占主导地位时,单次散射反照率率波长的增大而增大。

焊接气溶胶粒子谱正态型分布模型研究

用ＤＭＰＳ方法测定了大量焊接气溶胶粒子谱，按其分布特征，可归纳为正态型和非正态型两大类．本文主要探讨焊接气溶胶的正态型分布模型及其适用性，以及用图估法处理实测粒子谱的方法．模型与粒子谱实例取得了较好的一致性．

北京上甸子典型天气个例的大气气溶胶数谱分布特征

使用差分淌度粒径分析仪(TDMPS)和空气动力学粒径分析仪(APS)对上甸子区域本底站气溶胶(直径3nm^10μm)数谱分布特征进行观测。利用2008年的观测结果,分析了不同天气(包括沙尘天气、干洁天气和雾霾天气)条件下大气气溶胶数谱分布及其与气象要素和气团来源的关系。结果表明,沙尘天气条件下,上甸子站受西北方向的气团控制,风速较大,粗粒子数浓度明显增加,PM10的质量浓度可以迅速增加到毫克每立方米(mg·m-3)的量级。典型的"香蕉型"新粒子生成事件通常发生在比较干洁晴朗的天气条件下,西北气团主导,大气中背景气溶胶数浓度较低,核模态气溶胶数浓度迅速增长,气溶胶的粒径呈现明显的增长过程,核模态可以平稳地增长到约80nm,达到成为云凝结核的尺度。雾霾天气通常是在西南气团影响下,细颗粒物(1μm以下)不断累积、相对湿度不断升高的条件下发生的。雾霾天气条件下数谱分布的几何中值粒径出现在积聚模态,积聚模态数浓度也高于非雾霾天。个例研究表明,雾霾天气条件下,PM2.5质量浓度可以达到非雾霾天的10倍左右,其中以细颗粒物的贡献为主。在雾霾天气条件下,上甸子站数浓度较高的积聚模态颗粒物主要来自城区的传输,因此对背景地区气溶胶数谱的研究可以为解析城区气溶胶复杂来源提供依据。

渡口市旱季大气气溶胶的污染研究 第五章 渡口地区气溶胶粒子谱分布

渡口地区三个工业区气溶胶各种浓度的日变化规律,归纳起来可划分成四个典型时期。第一个时期是气溶胶各种浓度同时为峰值的强污染期,通常出现在上午07-12时期间。第二个时期是气溶胶各种浓度同时为谷值的弱污染期,通常出现在下半夜02-

华北山区大气气溶胶浓度及其尺度谱分布的研究

1980年3月,我们在北京北部山区,用光学粒子计数器观测了“干净”地区近地层大气气溶胶浓度与尺度谱分布。发现“有霾”大气气溶胶的浓度及其尺度谱分布的变化特征具有特殊性。计算表明,三参数谱模式的拟合效果较好。

大气气溶胶光学厚度的宽带消光遥感方法及其应用

该文发展了遥感气溶胶光学厚度的一个宽带消光遥感方法 ,它应用地面上太阳直射表探测的宽波段太阳直射信息反演 0 75 μm大气柱光学厚度。这方法的主要误差因子是气溶胶谱的不确定性。数值试验表明 ,气溶胶谱分布的误差所引起光学厚度解的误差一般小于 5 %。 1995年 1— 10月进行的 12 6 7组对比实验表明 ,由本方法探测的气溶胶光学厚度与光度计探测的气溶胶光学厚度的标准差为 10 5 % ,两者平均结果的偏差只有 0 7%。该文还应用这个方法 ,从气象台站辐射观测资料反演得到北京、沈阳等 10个地方 1980— 1994年间晴天气溶胶光学厚度资料 。

应用积分浑浊度仪研究兰州城市冬季大气气溶胶

利用积分浑浊度仪监测得到的散射系数和多波段光度计观测资料分析了兰州冬季大气气溶胶的一个个例的散射光学特征.用散射系数计算了后向散射比、不对称因子、单次反照率、波长指数等重要的辐射参数,为气溶胶辐射强迫研究以及气溶胶辐射强迫参数化方案提供了基础资料.在此基础上建立了一种适合利用散射系数反演气溶胶细微粒子谱分布的方法.

气溶胶粒子的降雨清除

讨论了雨滴在云下对气溶胶粒子的清除，考虑了气溶胶粒子和雨滴之间的碰并系数，雨滴谱以及气溶胶粒子谱对清除系数的影响。在０１＜ ｒ＜ １０ μｍ 范围内，利用不同的碰并系数表达式算得的降雨对该区间内气溶胶粒子的清除系数相差很大，但对总质量清除系数影响不大；雨滴谱的改变对总质量清除系数有很大影响；不同的气溶胶粒子谱对总质量清除也有一定影响。雨滴谱用Ｍａｒｓｈａｌｌ－ Ｐａｌｍ ｅｒ 分布；气溶胶粒子谱用Ｊｕｎｇｅ 分布ｎ（ｒ）＝ ａｒｂ 算得清除系数与雨强关系为Λ＝ ０５１Ｉ０７８，而气溶胶粒子谱改用三参数分布（ｒ）＝ ａｒｂｅ－ ｃｒ得到清除系数与雨强的关系为Λ＝ ０２５Ｉ０７７。

广州市秋季气溶胶光学特性日变化

气溶胶光学参数可以表明气溶胶粒子含量的多少、大气的浑浊情况、粒子分布特征等,对研究气溶胶具有重大意义。利用ASD FieldSpec3地物光谱仪,观测广州市2017年10月23和31日以及11月1日秋季典型天的气溶胶粒子日变化情况,反演了气溶胶光学厚度、Angstrom参数、粒子体积谱并对其日变化特征进行了分析。结果表明:①广州市秋季典型天的AOD值日变化量不大,总体趋势呈现波动式上升,各天AOD值略有差异;各天的波长指数均处于较高水平,说明广州市秋季典型天的气溶胶颗粒以细粒子为主;浑浊度系数普遍较低,表明大气较为清洁。②各天气溶胶粒子AOD、体积浓度的变化与交通、工业等人类的生产、生活活动有较大关系,从9:00开始逐步积累,在15:00达到峰值。③广州市秋季典型天的气溶胶组分结构比例随时间变化不大,说明各天污染源较为固定。气溶胶体积谱为双峰型,主控粒子为小于0.1μm的细粒子,主要由水溶性粒子和煤烟组成,此外由于地理位置因素存在少量的沙尘性和海洋性粒子,广州市整体气溶胶类型为城市工业型与海洋型的混合结构。

秋季我国北黄海海区气溶胶光学特性的观测与分析

2007年10月份中国海洋大学的东方红2号科考船在北黄海海区进行了为期12天的秋季908航次的数据测量实验,实验中使用了日本PREDE公司生产的POM01-MKⅡ7波段全自动天空辐射计对该海区上空的大气进行了观测,获取了大量的气溶胶光学数据。对光学数据处理后得到了气溶胶光学厚度(AOT)、单次散射反照率(SSA)、气溶胶粒径体积谱分布。结果表明:在无云晴天的情况下,500 nm处的AOT最大值在0.36以下,870 nm的AOT值在0.15以下,有雾或阴霾情况下AOT值偏大,是无云情况下的5倍左右;从单次散射反照率来看,该海区上空在秋季气溶胶有吸收的情况,离岸近,吸收较强,离岸远,吸收较弱;从粒径体积谱分布来看,陆源聚类粒子含量的高低与气溶胶的吸收有很大的关系。

大气散射对激光制导武器对抗半实物仿真试验的影响分析

介绍了米氏散射的基本算法,利用米氏理论计算波长1.06μm脉冲激光在实验室环境下的散射辐射照度,结果说明散射辐射照度远低于接收探测器灵敏度。仿真试验中,照射器的能量不能过高,否则会损伤探测器。

红外大气透过率的计算模式

建立了一套具有自主知识产权的红外大气透过率模式(IATM),光谱分辨率为1 cm-1,可较快速地计算空间任意两点的红外大气光谱透过率。大气分子吸收计算是采用基于精确的LBLRTM逐线积分算法而提出的一种非线性拟合算法,结合了最新的HITRAN2004数据库中的分子吸收线参数,除了保留MODTRAN中的几种气溶胶衰减的计算模式外,还增加了一种根据实测尺度谱分布和气溶胶消光高度分布的计算模式,并嵌入了我国典型地区的逐月平均的大气模式。文中对软件作了详细介绍,并验证了计算精度、速度和可靠性。该软件的研制有利于提高我国区域内应用场景红外大气透过率计算的精度,对于红外系统的设计和性能评估也具有参考价值。

1.06μm激光大气散射模型研究

运用米氏散射理论,分析了单个粒子散射特性,建立了1.06μm激光近地面大气传输散射模型.通过该模型的仿真计算,得到了不同离轴距离条件下,探测方向与散射照度的变化关系曲线;不同气象能见度条件下,散射照度随离轴距离的变化曲线.散射照度不仅与气象能见度有关,而且与激光传输距离也有很大关系.使用实测数据对模型进行了校验,结果表明,实测数据与模型计算数据能够较好地吻合.

黄东海大气气溶胶数浓度特征及影响因素研究

本文根据2022年4月10日至26日我国东部海域大气气溶胶及走航气象的观测数据,对黄东海海域大气气溶胶粒子数浓度的时空分布、粒径谱分布特征以及观测中发生的新粒子生成(NPF)事件进行了研究。结果表明,靠近陆地的江苏沿海地区海洋气溶胶总数浓度为150.79~313.14个/cm^(3),而远离陆地的远海海域气溶胶总数浓度仅为70个/cm^(3)左右;数浓度谱总体呈双峰分布,靠近陆地的海区峰值更高,且温度、湿度均未与气溶胶数浓度呈线性相关性。通过计算可知,本次航测中NPF事件的生成速率(FR)为0.14~1.45/(cm^(3)·s),生长速率(GR)为2.84~17.00 nm/h。与陆地NPF事件对比,本次海上观测到的核模态气溶胶粒子数浓度要低1~2个数量级,但生成速率和增长速率并无较大差异,因此,核模态气溶胶数浓度及新粒子生成速率并不是新粒子增长过程的主导因素。对观测过程中的一次NPF事件进行研究发现,相对于核模态气溶胶,积聚模态气溶胶数浓度的增加具有延后性。

海洋大气气溶胶复折射率反演方法研究

为了研究海洋大气气溶胶不同模态的光学特性,基于球形粒子的Mie散射理论,综合运用能见度仪、自动气象站、光学粒子计数器(OPC)以及腔衰减相移式单散射反照率监测仪(CAPS)等设备,对广东茂名地区近海海域的大气气溶胶进行粗、细模态分类以及复折射率反演和研究。反演结果表明,在530 nm处,细模态气溶胶复折射率在相对湿度大于55%时约为1.35(±0.01)-0.019(±0.003)i,在相对湿度小于55%时约为1.37(±0.02)-0.020(±0.003)i;粗模态气溶胶复折射率在相对湿度大于55%时约为1.4-0.004(±0.002)i,在相对湿度小于55%时约为1.48(±0.02)-0.005(±0.002)i。不同模态的气溶胶粒子折射率差异明显,该结论对研究海洋气溶胶气候效应具有一定的参考价值,同时对建立茂名地区海域气溶胶模型具有重要意义。