被动DOAS污染源遥测中MM5风场数据精度研究

车载被动DOAS污染源排放测量技术近年来被广泛应用,但是烟羽高度风场数据的获取一直是个难题。开展了不同大气稳定度条件下三种风场数据的对比分析,根据Pasquill-Turner稳定度分类法,用近地面不同来源的风场实测数据考察了中尺度大气模式MM5的模拟风场数据的准确性。研究结果表明,当大气稳定度被判别为弱不稳定(C类),MM5模式输出的风速数据与地面气象站实测的风速、风廓线雷达的风速数据变化趋势一致,误差较小,但风向误差偏大,在大气稳定度判别为中性(D类)时,MM5模式输出的近地面(10 m,150 m)风速数据与地面气象站实测数据、风廓线雷达的观测数据的变化趋势一致(相关度>0.6),误差较小,盛行风向一致。因此,提出在大气稳定度在中性级别时,用MM5模式为车载被动DOAS污染源监测提供风场条件,以弥补气象实测条件受限等情况带来的数据不足。

基于太阳光源的车载被动DOAS系统的研制

研制基于太阳光源的车载被动差分光学吸收光谱(DOAS)系统在大气质量监测领域具有重要的意义。在分析该系统功能需求的基础上,提出该系统的总体设计思想和技术实现途径。系统通过在汽车上安装GPS模块和小型化的固定式被动DOAS系统完成硬件设计,采用C++ Builder 6.0语言编写具有自主知识产权的应用软件。外场实验表明,该系统操作方便、性能可靠,具有较好的应用推广前景。

利用被动DOAS和主动DOAS研究城市大气NO_2污染

利用天顶被动DOAS(Differential Optical Absorption Spectroscopy)和主动长程DOAS系统分别反演出2007年93 d的对流层NO2垂直柱密度和近地面NO2的平均浓度.近地面NO2日均浓度CSurface≥8.0×10-2mg·m-3(Air Pollution Index,API=50)和对流层NO2日均垂直柱密度VCDTotal(VCD,Vertical Column Density)≥6.03×1016molecule·cm-2(API=50相对应的VCD)时,分别为低空NO2污染和高空NO2污染,据此将93 d的数据分为NO2低污染、NO2高污染、高空NO2污染和低空NO2污染4类情形,并结合混合层高度和气象条件等因素分析了产生原因.结果表明:在NO2污染源相对固定的情况下,混合层高度和风速、风向等气象条件是影响地面NO2浓度的主要因素;对流层NO2垂直柱密度的变化主要受内陆污染大气输送、局地污染源释放和混合层高度等因素影响.研究发现地面NO2监测数据与整层大气NO2浓度相关性不高,需将对流层大气NO2垂直柱密度、地面NO2浓度、气象条件及混合层高度等因素有机结合起来才能够较科学地分析城市大气NO2污染.

基于差分光学吸收光谱DOAS自动监测技术

差分光学吸收光谱DOAS主要分为主动DOAS和被动DOAS2种监测技术。介绍主动DOAS技术测量大气污染气体浓度的基本原理以及收发一体的DOAS系统的设计,还对新兴发展可用于区域大气污染监测和大气成分垂直探测的被动DOAS探测技术的基本原理和计算方法进行阐述,并对该类仪器进行简要介绍。

青奥会期间利用车载DOAS探测南京地区污染气体的分布和输送

利用车载被动差分吸收光谱遥测技术,在青奥会期间对南京环城和江北工业园区进行了多次走航观测,获得了南京地区SO_2、NO_2的分布和输送规律。结果表明在东北和偏北风场条件下,江北工业区对南京主城有明显影响,而偏东和东南风场下影响较小。另外,青奥前后工业园区排放通量的变化情况表明南京地区的管控措施对减少污染物的排放起到了明显的作用。

Ring效应在散射光观测系统中的影响

针对在以太阳散射光为光源的被动差分吸收光谱(DOAS)系统中,由于Ring效应的影响,而导致被动DOAS的解析误差。根据Ring效应的产生机理,本文提出把散射光分为弹性散射与非弹性散射两部分,导出Ring光谱的计算公式。利用该公式提取Ring效应吸收光谱,并把其和痕量气体一道参与拟合,去除Ring效应的影响。实验结果表明该方法有效地去除了Ring效应的影响,提高了被动DOAS技术反演精度,进一步促进了该技术的发展与应用。

被动多轴差分吸收光谱技术监测大气NO_2垂直廓线研究

痕量气体垂直廓线的监测,对大气污染研究具有重要意义。介绍了被动多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术监测痕量气体垂直廓线的光学遥感方法。研究中MAX-DOAS测量多个角度的斜柱浓度、结合大气辐射传输模型,利用最优估算法反演出痕量气体垂直廓线,并对最优估算法参数选取和反演评估进行了详细描述。将该技术应用于合肥地区NO2垂直廓线的监测:通过与长光程差分吸收光谱仪的测量结果对比,相关系数达到0.80。该技术为大气环境立体监测提供了一种简便的方法。

基于太阳散射光测量系统反演痕量气体方法研究

为了克服利用太阳散射光作光源的被动差分吸收光谱(DOAS)系统中异方差对反演结果的影响,对DOAS反演算法进行了研究。鉴于局部多项式回归良好的统计性质,且当采用非参回归时不必人为设定异方差的结构,能适应几乎所有回归估计,提出利用非参稳健局部多项式回归方法估计DOAS系统测量谱中的慢变吸收部分,并据此反演痕量气体斜柱浓度。把该方法应用于外场实验获得光谱信息处理中,结果表明,本文方法比最小二乘多项式回归估计反演效果更好,降低了被动DOAS系统测量误差。