發(fā)布時(shí)間：2018-11-02 17:38

【摘要】：地球大氣氣溶膠的成分、分布等變化造成對(duì)流層頂平均凈輻射通量的改變,產(chǎn)生輻射強(qiáng)迫效應(yīng)。氣溶膠對(duì)大氣輻射的影響被認(rèn)為是氣候變化預(yù)測(cè)中最重要和最不確定的方面之一。因此準(zhǔn)確測(cè)量大氣氣溶膠物理參數(shù)對(duì)評(píng)估其輻射效應(yīng)和氣候效應(yīng)具有重要意義。論文統(tǒng)計(jì)分析了我國東海、南海和沿海區(qū)域以及太平洋和印度洋的大氣氣溶膠粒子數(shù)密度譜數(shù)據(jù),獲得海洋大氣氣溶膠粒子數(shù)濃度和數(shù)密度譜分布特征以及海洋氣溶膠的消光特性。提出利用微脈沖激光雷達(dá)結(jié)合粒子計(jì)數(shù)器、能見度儀和顆粒物質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)儀測(cè)量水平路徑上的氣溶膠質(zhì)量濃度分布的方法。研制了雙通道氣溶膠質(zhì)量濃度測(cè)量?jī)x,可實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣氣溶膠質(zhì)量濃度的實(shí)時(shí)測(cè)量。最后統(tǒng)計(jì)分析了中國典型區(qū)域氣溶膠光學(xué)厚度和垂直消光廓線的季節(jié)變化特征。本論文的主要研究成果及創(chuàng)新有:(1)統(tǒng)計(jì)2004年8月至2016年3月期間我國東海、南海和沿海區(qū)域以及太平洋和印度洋的大氣氣溶膠粒子譜的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行對(duì)數(shù)正態(tài)擬合,得出各海域粒子譜的分布特征;在此基礎(chǔ)上分析研究了氣象參數(shù)對(duì)氣溶膠粒子譜的影響,給出了統(tǒng)計(jì)結(jié)果;深入研究了海洋飛沫氣溶膠的光學(xué)傳輸特性,發(fā)現(xiàn)在大風(fēng)天氣條件下,氣溶膠在1-3μm波段的消光特征基本不受波長(zhǎng)影響。(2)提出了一種用于大氣氣溶膠質(zhì)量濃度水平路徑分布的計(jì)算方法,可以對(duì)以觀測(cè)點(diǎn)為中心6千米為半徑的區(qū)域內(nèi)污染源進(jìn)行掃描測(cè)量,分辨率高達(dá)30米。通過反演計(jì)算獲得的氣溶膠質(zhì)量濃度值,并與顆粒物質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)儀測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比分析,證明了該算法的可靠性。相對(duì)于定點(diǎn)監(jiān)測(cè),反演算法具有監(jiān)測(cè)范圍大,分辨率高的優(yōu)點(diǎn),另外反演算法可以對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行平面掃描監(jiān)測(cè),獲得近地面氣溶膠的面分布信息,進(jìn)而可以分析污染源的分布特征、時(shí)空變化信息和輸送路徑,為城市氣溶膠污染的防控提供有效的數(shù)據(jù)支持,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。(3)氣溶膠的來源和輸送途徑是大氣氣溶膠研究的重要課題,氣溶膠的類型與粒子源的化學(xué)成分和粒子譜分布特征之間存在一定的關(guān)聯(lián)。研制了大氣氣溶膠質(zhì)量濃度測(cè)量系統(tǒng),可直接測(cè)量大氣氣溶膠粒子的質(zhì)量濃度,并可為后續(xù)的粒子化學(xué)成分研究以及吸收特性分析提供樣品,從而為研究氣溶膠粒子的來源和成分提供數(shù)據(jù)支持。(4)根據(jù)全國120個(gè)站點(diǎn)2009-2013年的地面氣象能見度等資料,反演整層大氣氣溶膠光學(xué)厚度并進(jìn)一步計(jì)算大氣氣溶膠消光系數(shù)的垂直分布廓線。統(tǒng)計(jì)分析了中國典型區(qū)域的能見度、氣溶膠光學(xué)厚度和氣溶膠垂直消光廓線在2009-2013年間的季節(jié)平均值,得到其季節(jié)變化和區(qū)域分布特征。
[Abstract]:Changes in the composition and distribution of aerosols in the Earth's atmosphere cause changes in the average net radiation flux in the tropopause, resulting in radiation forcing effects. Aerosol effects on atmospheric radiation are considered to be one of the most important and uncertain aspects of climate change prediction. Therefore, accurate measurement of atmospheric aerosol physical parameters is of great significance in evaluating the radiative and climatic effects. The atmospheric aerosol density spectra of the East China Sea, the South China Sea, the Coastal region, the Pacific Ocean and the Indian Ocean are statistically analyzed in this paper. The distribution characteristics of aerosol particle number and number density spectrum and the extinction characteristics of marine aerosol were obtained. A method of measuring aerosol mass concentration distribution on horizontal path by using micropulse lidar combined with particle counter visibility meter and particle mass concentration monitor is proposed. A two-channel aerosol mass concentration measuring instrument is developed, which can be used to measure the aerosol concentration in real time. Finally, the seasonal variation characteristics of aerosol optical thickness and vertical extinction profile in typical regions of China are analyzed statistically. The main achievements and innovations of this thesis are as follows: (1) the measured data of aerosol particle spectra in the East China Sea, the South China Sea and coastal areas, the Pacific Ocean and the Indian Ocean during the period from August 2004 to March 2016 are analyzed. The distribution characteristics of particle spectrum in each sea area are obtained by logarithmic normal fitting. On this basis, the influence of meteorological parameters on aerosol particle spectrum is analyzed and the statistical results are given. The optical transport characteristics of marine droplet aerosols are studied in depth. It is found that under the condition of gale weather, The extinction characteristics of aerosols in 1-3 渭 m band are almost independent of wavelength. (2) A method for calculating the horizontal path distribution of aerosol mass concentration is proposed. The source of pollution in an area with a radius of 6 km at the center of the observation point can be scanned and measured with a resolution of up to 30 m. The aerosol mass concentration obtained by inverse calculation is compared with that measured by particle mass concentration monitor, and the reliability of the algorithm is proved. Compared with fixed-point monitoring, the inversion algorithm has the advantages of large monitoring range and high resolution. In addition, the inversion algorithm can scan a particular area and obtain the surface distribution information of aerosols near the ground. Furthermore, it can analyze the distribution characteristics of pollution sources, space-time change information and transportation path, and provide effective data support for the prevention and control of urban aerosol pollution. (3) the origin and transport path of aerosols is an important subject in the study of atmospheric aerosols, and there is a certain correlation between the types of aerosols and the chemical composition of particle sources and the characteristics of particle spectrum distribution. An atmospheric aerosol mass concentration measurement system has been developed, which can directly measure the mass concentration of atmospheric aerosol particles and provide samples for the subsequent study of the chemical composition of atmospheric aerosol particles and the analysis of absorption characteristics. So as to provide data support for studying the source and composition of aerosol particles. (4) according to the data of surface meteorological visibility from 120 stations in China for 2009-2013, The atmospheric aerosol optical thickness is retrieved and the vertical profile of atmospheric aerosol extinction coefficient is further calculated. The seasonal mean values of visibility, aerosol optical thickness and aerosol vertical extinction profile in typical regions of China from 2009 to 2013 were analyzed, and the seasonal variation and regional distribution characteristics were obtained.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X513

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本文編號(hào)：2306481