论文部分内容阅读
大气气溶胶对气候环境以及人们的生产、生活具有重要的影响,气溶胶光学物理特性的研究已成为当今国内外大气科学研究的一个热门课题。本文根据安装在西安理工大学的天空辐射计P OM-02的观测数据,首先进行了Langley定标,并用期望平均法与拟合平均法对定标结果进行了筛选处理。在得到精确定标结果的基础上,反演了气溶胶的各种光学物理参数并进行了统计性分析。然后,利用天空辐射计反演的复折射率(CRI)和体积谱(VSD)参数,结合米理论反演了气溶胶的雷达比并进行了特征分析,同时利用355nm波段拉曼-米激光雷达的同期数据进行对比分析,以验证天空辐射计反演雷达比的可靠性。得到如下主要结论:西安地区气溶胶光学厚度(AOD)的日变化特征有平稳型、上升型、下降型、凹型和凸型五种类型;AOD日变化早晚低午间高,而Angstrom波长指数(AE)与之相反;西安地区春夏冬季以生物质燃烧/城市工业型和混合型气溶胶为主,而秋季以清洁大陆型和生物质燃烧/城市工业型为主;春季AOD高值主要与粗粒子有关,夏秋季主要与细粒子有关,冬季与粗细粒子的共同影响有关。气溶胶单次散射率(SSA)呈现春夏高秋冬低的特点,在可见光到近红外波段随波长变化具有先增加后减小的趋势;不同季节复折射率实部对波长的敏感性较低,而复折射率虚部对波长具有较强的敏感性;气溶胶体积谱月变化细模态相对稳定,粗模态变化较大,体积谱细模态夏季最高,粗模态春冬季较高;不对称因子(ASY)月变化稳定,总体范围为0.6-0.75,春夏秋冬四个季节的变化趋势一致,都随波长不断下降;晴空、沙尘以及雾霾天三种典型天气条件下气溶胶的光学物理特性具有明显的不同:沙尘天AOD值明显高于雾霾和晴空天气;雾霾天AE值远大于沙尘天;雾霾天体积谱细粒子浓度明显增加,沙尘天粗粒子的浓度明显增加;沙尘和雾霾天SSA的变化较晴空天更平缓,SSA平均值沙尘天大于雾霾天,表明雾霾天吸收型气溶胶较多。基于天空辐射计反演的复折射率和体积谱参数,结合米理论获得了西安地区不同波段、不同类型和不同时间的气溶胶雷达比分布特征,并利用西安理工大学355nm波段的拉曼-米雷达数据对其进行了对比与误差分析。主要结果有:气溶胶雷达比的月变化波动较大,动较大,冬季最高春季最低;不同类型气溶胶的雷达比各不相同:清洁型、沙尘型、生物质燃烧\城市工业型以及混合型气溶胶的雷达比分别为45.57±17.48、47.06±11.21、60.87±12.18、52.24±14.30;利用不同时间拉曼-米雷达反演的激光雷达比与天空辐射计的结果对比发现,拉曼-米雷达反演的雷达比在探测高度内的平均值均小于天空辐射计反演的雷达比,相对误差在10%以内。