基于多平臺DOAS技術大氣光學特性參數(shù)反演算法研究及應用
【學位單位】:中國科學技術大學
【學位級別】:博士
【學位年份】:2020
【中圖分類】:P427.1;X51
【部分圖文】:
?第1章緒論???\、、??!\?\??|?\?\??氣,=、:??地私:監(jiān)淵ffi?[?\??圖1.1基于DOAS技術的多平臺立體監(jiān)測體系統(tǒng)示意圖??1.4.1地基平臺遙感監(jiān)測??目前,基于DOAS技術建立的地基平臺遙感監(jiān)測手段是目前我國常見的并??己發(fā)展成熟的大氣環(huán)境污染監(jiān)測技術。針對大氣中的不同成分對太陽光譜的吸收??特征不同,利用該技術對不同的光波段光束進行探測,最終通過DOAS算法反??演監(jiān)測區(qū)域的氣體具體成分。另外,該技術可針對性的監(jiān)控大氣環(huán)境中的二氧化??氮和二氧化硫分子的空間分布和濃度,同時還可對該區(qū)域內部分有害氣體的成分??及其集中分布的空間位置進行監(jiān)測和定位,為我國治理環(huán)境和了解污染源頭提供??了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。??實際應用中基于被動DOAS技術的地基遙感觀測技術就常常應用在監(jiān)測對??流層痕量氣體和氣溶膠垂直柱濃度及垂直廓線分布信息[33,?42]、大氣成分混合比??濃度分析、大氣云層與大氣氣溶膠的鑒別[4344],以及衛(wèi)星監(jiān)測和化學模型模擬的??校驗。但是,地基平臺遙感監(jiān)測本身受空間局限性限制,獨立的地基觀測站點只??能針對具體的時空范圍內的大氣環(huán)境成分進行定點探測,無法準確的反映大范圍??內大氣成分的具體分布特征,更無法針對大氣污染源情況追溯污染源的位置。為??應對上述系統(tǒng)的監(jiān)控空間局限性問題,實際上可通過搭建地基網絡觀測點,由點??式觀測連接成區(qū)域面的觀測模式,最終組成大氣監(jiān)測網絡系統(tǒng),實現(xiàn)大范圍的大??氣環(huán)境實時監(jiān)測。??當下,國外多個發(fā)達國家搭建的大氣監(jiān)測網絡使用了在線DOAS遙測技術,??14??
?第1章緒論???用來對小范圍以及全球范圍內大氣污染物濃度、廓線和大氣傳輸情況的監(jiān)測。比??如,美國搭建的NDACC監(jiān)測網絡用來探測大氣成分,可以在線查詢各個網點的??監(jiān)測情況,對大氣環(huán)境變化狀況實時把控,數(shù)據(jù)非常便捷實用。德國搭建了??BREDOM監(jiān)測網絡,可以對德國國土范圍內大氣環(huán)境中的大氣痕量氣體垂直廓??線分布、大氣成分柱濃度、云層和上空氣溶膠進行實時動態(tài)監(jiān)控。??
?第2章被動差分吸收光譜技術原理及應用???第2章被動差分吸收光譜技術原理及應用??2.1?DOAS基本原理??由于大氣中存在的多種氣體及粒子導致大氣輻射傳輸變得復雜,所以實際大??氣傳輸過程中不僅需要考慮分子吸收,還需要考慮多種粒子散射等現(xiàn)象。如圖2.1??所示為輻射在介質中的衰減過程示意圖。通常大氣散射包括瑞利散射和米散射,??其中瑞利散射通常是大氣分子(分子半徑遠小于入射光波長)的存在產生的,米??散射是由于氣溶膠、云滴和水滴等較大粒子(粒子半徑遠大于入射光波長)造成??的在DOAS技術中,一般將瑞利散射與米散射當作吸收過程來進行計算,??其中吸收系數(shù)分別為:&?(A)=辦(A)???CW/f?(<rR?A-4,?<7/?產4.4?x?丨?0?16?cm2nm4),??(義)=£MrAn(w=l ̄4)。那么,結合5而利散射、米散射消光作用以及朗伯比爾定律可??以得到:??/(A)?=?/0(A)exp|-£'?^jaJ(A)cJ(s)?+?sR(A)?+?£M(A)?(2.1)??式中,《為氣體的種類數(shù)量,L為傳輸光路,or/A)和分別為第_/種氣體的??吸收截面和在傳輸光路s處的物質濃度,&(A)和以/l)分別為瑞利散射和米散射消??光系數(shù)。??八丨?\h*dh??I?I??I?I??I?I??I?I??I?I??I?I??I?I??h?(〇)?I?I?h?a)??????I?I?????I?I??I?I??I?I??I?I??I?I??I?I??I?I??I?I????!????I?I??0?ds?L??圖
【參考文獻】
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