光腔光谱方法气溶胶消光系数比对测量

搭建了非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)实验装置,旨在实现大气气溶胶宽波段消光系数的在线测量。为评估IBBCEAS系统测量大气气溶胶消光系数的稳定性和准确性,联用单波长腔衰减相位移反照率监测仪(CAPS-ALB)在复旦大学环境科学楼开展比对测量研究。比对结果显示,两台装置在532 nm波长处测量的气溶胶消光系数变化趋势基本一致,相关系数为0.974,说明IBBCEAS装置具有与通过计量检测认证的高精准度仪器相似的稳定性和可靠性。通过CAPS-ALB仪器的比对校准,IBBCEAS装置的测量平均偏差由7.08 Mm^(-1)降低到2.4 Mm^(-1),测量准确性得到显著提升。另外发现,宽波段光谱测量对研究气溶胶消光系数的波长依赖性具有重要意义。

基于光学工程应用的全国陆地主要地区水平消光系数情况初步分析

从光学工程应用的角度对全国陆地主要地区水平消光系数情况进行了研究。首先从总体平均情况、冷暖半年、昼夜变化等三个方面对相关历史数据进行了分析。分析结果表明:总体上水平消光系数的呈现北低南高的分布;冷暖半年水平消光系数分布略有差别,暖半年水平消光系数低于冷半年的站点区域占较大面积;昼夜变化中白天水平消光系数要比夜间的消光系数偏小。在基于总体平均情况、冷暖半年、昼夜变化讨论基础上进而讨论了全国陆地主要地区水平消光系数的区域分级情况,发现适合光学工程应用的1级区主要分布在我国北方及西部地区。研究结果有助于了解全国适于开展光学工程应用的区域,并可为进一步研究水平消光系数对光学工程应用产生的定量影响提供参考。

烟幕干扰效能评价方法及质量消光系数的修正

干扰材料及烟幕是对抗精确制导武器最主要的无源干扰手段,是当前新一代无源干扰技术领域的研究热点;干扰材料、发烟装备、器材的发展离不开理论指导、科学试验和评价结果的支撑;从干扰效能评价方法和电磁波吸收的基本定律两个方面对干扰材料及烟幕干扰效能评价领域的研究现状、存在的主要问题和发展趋势进行了系统分析;指出目前3种主要的干扰效能评价方法对干扰材料、发烟装备、器材的发展提供了重要支撑;分析表明当前研究存在质量消光系数计算公式合理性存疑的问题,结合朗伯-比尔定律的推导得出了修正后的烟幕质量消光系数计算方法,使质量消光系数的计算结果更加精确;提出了烟幕中质量消光系数仅适用于均匀非散射烟幕体系这一限制条件,并提出了实现多种烟幕干扰效能评价结果相互验证的发展趋势。

用消光系数比表征火灾烟雾的分类特征

提出了一种表征火灾烟雾分类特征的方法 ,采用两个已知波长的消光系数的比值表征火灾烟雾的本质特征 .研究表明 :两个已知波长的消光系数比仅与烟雾粒子群的粒径分布、平均粒径和折射率有关 ,排除了烟雾粒子浓度的影响 ,通过对火灾烟雾进行简单的光学测量和计算 ,即可得到火灾烟雾的分类特征 .

宁德市消光系数、能见度与PM_(2.5)的关系

利用2019年宁德市监测站提供的逐时PM_(2.5)质量浓度和宁德市气象局提供的大气能见度监测数据,探讨了PM_(2.5)与消光系数、能见度的关系。分析结果表明:(1)宁德市PM_(2.5)质量浓度主要集中在0~50μg/m3之间,夏秋两季PM_(2.5)小于春冬两季,总体PM_(2.5)污染不严重。(2)宁德市PM_(2.5)质量浓度与大气消光系数呈线性正相关,与大气能见度呈乘幂负相关关系。(3)在不同相对湿度等级中,消光系数、能见度与PM_(2.5)值关系均保持不变,表明影响大气消光系数和能见度的因子包括大气相对湿度与PM_(2.5)值。

降水现象对大气消光系数和能见度的影响

大气中各种粒子对大气消光系数和能见度有不同程度影响,除气溶胶粒子外,降水粒子对能见度影响也不可忽视。为了解降水粒子对能见度的影响,确定能见度变化与降水现象之间的关系,该文在分析降水粒子的大小、速度、形状、谱分布、光学特性等特征的基础上,忽略气溶胶粒子的影响,建立基于实测谱分布的降水与能见度的理论模型,讨论不同类型降雨、降雪对大气消光系数和能见度的影响。同时选取Parsivel降水粒子谱仪在南京地区的降雨和降雪观测记录,利用实测数据来对比验证本文所建立的降水-能见度理论模型。结果表明:能见度随着降水强度的增大呈指数降低;受降水粒子特性和天气条件等多种因素影响,能见度与降水强度之间的关系并不是唯一对应的;降雨和降雪对能见度的影响各不相同,相比而言,降雨对能见度的影响比较容易确定,而降雪对能见度的影响比较复杂,主要因为雪花或冰晶的类型复杂多变,对大气消光系数有不同程度的影响。结合理论分析和实测数据对比验证,降水现象对能见度的影响得到了证实。

北京城区PM_(2.5)不同组分构成特征及其对大气消光系数的贡献

为研究北京城区PM2.5不同组分对大气消光系数的贡献率,于2013年10月—2014年8月使用3台PQ200采样器在北京市环境保护科学研究院采集PM2.5样品并进行质量重建,采用IMPROVE方程计算大气消光系数并分析各组分的贡献率.结果表明:1北京城区ρ(PM2.5)年均值为(90.3±8.1)μg/m3,相比2005年有所下降,颗粒物呈弱碱性,NH4+略有剩余.2PM2.5质量重建后,化学构成为OM〔32.1%,为ρ(OM)占ρ(PM2.5)比例,下同〕、NO3-(13.6%)、SO42-(13.9%)、NH4+(11.1%)、Cl-(3.8%)、其他离子(4.0%)、EC(元素碳,5.0%)、FS(土壤尘,8.9%)、微量元素(1.3%)和未知物质(6.7%);与2005年相比,OM、NO3-、NH4+等二次污染物质量浓度占ρ(PM2.5)比例均显著增加,ρ(水溶性离子)占ρ(PM2.5)的比例随空气污染加重而增加.3北京城区大气消光系数年均值为(504.6±49.3)Mm-1,OM、(NH4)2SO4、NH4NO3、EC和FS的贡献率分别为37.5%、28.3%、25.2%、7.6%和1.4%;冬季由于ρ(PM2.5)高,大气消光系数最高,为(589±124.3)Mm-1,约是春季的2倍;夏季由于相对湿度大,PM2.5吸湿粒径增大,大气消光系数仅次于冬季.OM对大气消光系数贡献率为冬季最高,而(NH4)2SO4的贡献率在冬夏季均大于NH4NO3.

最小二乘法拟合大气激光雷达回波信号估算消光系数边界值

报道了一种使用最小二乘法拟合大气激光雷达回波信号,计算消光系数边界值的算法。对于无云层天气条件,利用最小二乘法对回波信号全程拟合获得大气消光系数边界值,在有云层天气下,先将激光雷达信号在大气中的传输光路分解为云层区和非云层区,忽略回波信号中的云层信息,并假设在非云层区大气近似均匀,利用最小二乘法拟合获得大气消光系数边界值。最后利用消光系数边界值求解激光雷达方程,反演获得大气消光系数。实际计算证明,用此算法可获得与实际更为接近的大气消光系数反演结果。

探测大气气溶胶消光系数的便携式米散射激光雷达

介绍了一种新型的便携式米散射激光雷达的总体结构及其各部分的功能,分析讨论了该激光雷达在夜晚与白天探测大气气溶胶消光系数垂直廓线的性能。其夜晚的探测高度达到15km左右,白天的探测高度达到10km左右。还可对卷云进行探测,获得卷云的厚度及其峰值消光系数。该激光雷达具有结构紧凑、体积小、重量轻、自动化程度高、探测速度快等优点。

广州冬季大气消光系数的贡献因子研究

2008年1月1～31日和2月6～24日在广州城区每天采集一个PM2.5样品,对样品进行有机碳、元素碳及水溶性离子分析,利用美国IMPROVE能见度方程计算得到广州冬季大气消光系数。结果发现:冬季PM2.5日均值质量浓度为89.0±53.4μg·m-3,OC(Organics Carban)质量浓度为16.9±11.9μg.m-3,EC(Element Carbon)质量浓度为5.9±3.4μg·m-3,水溶性离子总浓度为43.9±23.5μg·m-3。冬季大气消光系数均值为342±185Mm-1。广州冬季大气消光系数主要贡献者为(NH4)2SO4、NH4NO3、POM(Particular organic matter)、EC和NO2,对消光系数的贡献率分别为36.3%、14.5%、26.6%、17.4%和5.2%。

气溶胶后向散射消光对数比对消光系数反演的影响研究

使用Mie散射激光雷达在阴、雾和晴三种天气状况下采集了大气回波信号,从所测数据反演气溶胶消光系数的过程中发现,气溶胶后向散射消光对数比对反演结果存在较大影响。在阴天天气下,当后向散射消光对数比从0．7变化到1．0时,气溶胶消光系数反演结果相差近5倍;对晴天天气,反演结果相差近3倍; 而在有雾天气,其反演结果变化不大。通过参考大气能见度因子对消光系数进行修正,并从而获得对应的后向散射消光对数比,给出了一种根据天气状况确定气溶胶后向散射消光对数比的新方法。实际反演计算表明,用此方法可获得与实际更为接近的气溶胶消光系数。

基于Fernald和Klett方法确定气溶胶消光系数边界值

基于Fernald方法和Klett方法,推导出一个具有明确物理意义的确定气溶胶消光系数边界值的表达式,该式比目前用于确定边界值的Collis斜率法表达式增加了两项:空气分子消光系数项和后向散射项,这两项与Collis斜率法的值符号相反。空气分子消光系数项较小,但后向散射项为后向散射系数的倒数和导数的乘积,绝对值能达到Collis斜率法的75.2%。分析表明,考虑了新增两项反演的大气气溶胶光学厚度(AOD)与实测更接近,所以增加这两项是合理的、必要的。不同标高反演2007年9月20日的AOD在0.20～0.25之间,变化范围较小;反演的AOD方差为0.003,相对较小。说明新方法对标高的依赖较小且较稳定。分析424个时次晴空资料的反演结果可知,反演比实测大7.4%,反演与实测的相关系数为93.2%,相对误差和绝对误差分别为10.9%和0.03,反演的AOD方差为0.02,AOD小于0.45(占到资料总数的91.7%)时,反演结果较好。

内陆地区近地面大气消光系数统计特征及气象要素影响分析

使用能见度仪测量了合肥地区2005年6月到2007年7月期间近地面的大气消光系数.给出了大气消光系数的时间变化特征和频数分布特征以及大气消光系数与相应时间段的水汽、温度、气压、风速的相关性.结果表明:局地大气消光系数具有明显的日变化、月变化、季节变化和频数特征;不同季节的消光系数与气象要素的相关性有所不同;其中水汽、温度是两个较为重要的影响消光系数特征分布的因素.分析结果可以作为局地大气消光系数模型建立的基础.

改进的牛顿法确定大气消光系数边界值

在用激光雷达方程反演大气消光系数时,大气消光系数边界值对反演精度影响较大,而在低层大气中该值较难确定。文中提出了一种基于改进牛顿法的大气消光系数边界值确定方法,其核心思想是,把确定大气消光系数边界值的问题转化为求非线性方程的数值解。首先,根据大气消光系数边界值与激光雷达回波信号功率以及大气光学厚度之间的关系,假设大气消光系数边界值为x,构建一个非线性方程。其次,采用改进的牛顿法求非线性方程的数值解,得到大气消光系数边界值。使用香港天文台装置在香港国际机场的多普勒激光雷达回波信号数据,对该方法的可行性和可靠性进行了验证。结果表明:利用该方法确定边界值,可以较为准确地反演出低层大气消光系数。该方法收敛速度快,迭代次数少,并且不需要计算导数值,极大地减少了运算量,具有较强的实际应用价值。

北京市夏季大气消光系数的来源分析

利用 1999年夏季北京颗粒物和气体污染物的观测数据并结合米理论模型计算 ,获得了采样期间各种消光作用的平均贡献 .结果表明 ,观测期间北京大气总消光系数平均为 0 388km-1,颗粒物的消光系数占总消光系数的 90 %以上 ,是能见度下降最主要的贡献者 ,而气体的消光作用贡献不到 10 % ,其中颗粒物的散射系数占总消光系数的 70 5 % ,颗粒物的吸收系数占总消光的 2 2 3% ,气体的散射系数贡献约为 3 6 % ,气体的吸收系数贡献约为 3 5 % .

大气气溶胶消光系数的计算方法研究

基于Mie散射理论,在过去的同种颗粒消光系数计算的基础上,对多种成分颗粒的大气气溶胶,建立了消光系数的平均(理论的)计算方法,同时,利用容积占比等效折射率,建立了消光系数的等效计算方法,验证了该等效法的可靠性。随着最近实验测量技术的发展,可将大气气溶胶分成成分相近的若干组分,应用上述方法可按这些组分去计算成分复杂的实际的大气气溶胶的消光系数。对Kleiner Feldberg测量数据的应用得到了较理想的结果,这充分说明了方法的可靠性和可行性。该方法的建立,不仅为气溶胶的光学特性研究提供了一个新的理论方法,也为分析大气环境质量提供了有力的支持。

差分吸收光谱技术监测气溶胶消光系数的误差分析

给出了在利用差分吸收光谱技术监测大气气溶胶消光系数时确定测量误差的方法。分析了光源变化、探测器积分时间间隔、大气湍流、系统参数校正、测量系统位移以及粒子后向散射等可能对测量结果产生影响的因素,通过理论分析和实际测量确定气溶胶消光系数误差为0.03 km-1。

杭州城市大气消光系数和能见度的影响因子研究

为了解杭州市能见度下降与大气污染之间的关系,在2001年5月至2002年5月对不同粒径的颗粒物(PM10、PM2.5)的质量浓度进行了观测,结合晴天天气条件下的大气能见度,推算污染物和水汽分子对大气的消光散射,发现细微颗粒物的散射消光特性对杭州市能见度下降起主要作用,并得到能见度与细微颗粒物浓度比值(PM2.5/PM10)的关系;分析了大气能见度和消光系数与PM2.5/PM10和相对湿度的相关系数。

钝顶螺旋藻C-藻蓝蛋白和多管藻R-藻红蛋白的分离纯化及摩尔消光系数的测定

１９９３年１１月～１９９４年１月用简单的羟基磷灰石柱层析法从多管藻中分 离纯化了Ｒ－藻红蛋白和从钝顶螺旋藻中纯化了Ｃ－藻蓝蛋白，它们的纯度（指可见 光部分的最大吸收与 ２８０ｎｍ处吸收值之比）可分别达到 ６（Ｒ－藻红蛋白）和 ５． ５（Ｃ－ 藻蓝蛋白）。由于不同藻种的同种藻胆蛋白的摩尔消光系数不同，所以应用凯氏定 氮法并结合可见光的吸收值测定了上述两种藻胆蛋白的摩尔消光系数，钝顶螺旋 藻Ｃ－藻蓝蛋白为１．８５３ × １０６ｍｏｌ－１ｃｍ－１（６２０ｎｍ），多管藻Ｒ－藻红蛋白为１．７９６ × １０６ｍｏｌ－１ｃｍ－１（４９８ｎｍ），为藻胆蛋白的浓度测定提供了方便。