基于激光雷达的长三角典型地区气溶胶垂直分布特征研究
发布时间：2020-08-12 06:29
【摘要】：改革开放以来,随着我国城市化节奏的加快和经济的飞速发展,环境问题已经成为人们越来越关心的问题。气溶胶虽然在大气中含量很少,但是在人类生产生活中扮演着十分重要的角色。激光雷达是上世界六十年代的产物,凭借着分辨率高、方向性强、连续观测等优点,不少学者利用它对气溶胶垂直分布特征开展了研究,这为推动气溶胶辐射效应的研究乃至全球气候变化的研究具有积极的意义。本文利用微脉冲激光雷达资料和CALIPSO星载激光雷达资料,选择长三角三个典型城市(上海、南京、宿迁),对其气溶胶的垂直分布特征进行研究分析。首先利用CALIPSO和微脉冲激光雷达数据,对南京地区清洁天和污染天的消光特性进行了对比研究;接着以CALIPSO激光雷达数据为基础,对宿迁地区四种天气下(清洁、霾、沙尘、烟花爆竹)气溶胶垂直分布特征以及污染类型进行了研究分析;最后利用微脉冲激光雷达对上海地区2016年12月4～10日灰霾污染过程进行了分析,同时结合地面气象要素、颗粒物浓度以及探空数据,通过分析污染过程中近地面及高空气象要素、边界层高度、气溶胶消光系数及颗粒物浓度的相关关系,找出造成本次污染天气过程的原因。其主要结论如下:(1)不管是清洁天还是污染天,两个激光雷达观测到的南京地区两种天气下的消光系数峰值大小和所对应的高度存在着略微的差异,但是消光系数廓线整体变化趋势相似;CALIPSO激光雷达的反演结果与微脉冲激光雷达探测到的结果进行对比,二者表现出较好的一致性。(2)宿迁不同天气下气溶胶消光系数、色比、退偏比差异较大,不同污染天气类型气溶胶垂直分布与其污染源的高度分布有十分重要的联系。一种天气类型下的污染常常由不同气溶胶类型组成,不同高度上气溶胶光学参数各有变化,污染源也不尽相同。(3)上海污染过程中白天14时消光系数的峰值大都出现在500～1500m的高空,且5日和7日还出现了多个消光系数峰值并存的现象,表明本次污染过程并不仅仅来自局地污染,可能是由于污染物的区域输送造成;较强的逆温层和低空大气较低风速造成的静稳天气使得污染物在近地面大量积累,是造成本次污染的主要成因;从污染区域传输来看,长三角及其周边区域输送和上海本地排放是这次污染过程的主要成因。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X513
【图文】：
研究中心（ＣＮＥＳ）和美国国家航天局（ＮＡＳＡ）联合发射成功的，该卫星的运行周期为逡逑１６天，倾角为９８．２°，轨道高度为７０５ｋｍ，覆盖范围从北纬８２°到南纬８２°邋［５５＿５７］，它逡逑也是Ａ－Ｔｒａｉｎ邋（图２－１）卫星群中的重要成员之一。逡逑：：ｆ：：逡逑修：：：；：ｙ逡逑？邋４逦榞逡逑■Ｖ＇逦＿？＿＞？邋—邋ｉｗｎｉｎｉ逦N）ｔｔｆ＊．邋＇逦ｒ＊ｉ逡逑图２．１邋“Ａ－Ｔｒａｉｎ”卫星编队逡逑ＣＡＬＩＰＳＯ上面主要搭载了三种传感器：偏振云和气溶胶激光雷达（ＣＡＬＩＯＰ）、广逡逑视场照相机（ＷＦＣ）和成像红外辐射仪（ＩＩＲ），图２．２给出了邋ＣＡＬＩＰＳＯ的卫星结构示逡逑意图［５８］，图２．３是ＣＡＬＩＯＰ的系统示意图［５９］ＸＡＬＩＯＰ属于主动探测器，它能发射出５３２ｎｍ逡逑和１０６４ｎｍ两种激光脉冲，接收端有３个通道，来获取两个波长的后向散射系数。通过逡逑获得的后向散射系数，我们进而可以求出气溶胶的色比和体积退偏比［６？６２］。色比的定义逡逑是１０６４ｍｎ后向散射系数与５３２ｎｍ后向散射系数的比值，其值通常反映了被测颗粒物的逡逑大小，值越大，表示粒径越大。退偏比是指５３２ｎｍ的垂直后向散射系数与５３２ｎｍ平行逡逑后向散射系数的比值，其值可以代表被测颗粒物的不规则程度，我们通常用退偏比来区逡逑分球形粒子和非球形粒子。ＣＡＬＩＯＰ、ＷＦＣ、ＩＩＲ的主要参数如表２．１所示逡逑６逡逑
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本文编号：2790179
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X513
【图文】：
研究中心（ＣＮＥＳ）和美国国家航天局（ＮＡＳＡ）联合发射成功的，该卫星的运行周期为逡逑１６天，倾角为９８．２°，轨道高度为７０５ｋｍ，覆盖范围从北纬８２°到南纬８２°邋［５５＿５７］，它逡逑也是Ａ－Ｔｒａｉｎ邋（图２－１）卫星群中的重要成员之一。逡逑：：ｆ：：逡逑修：：：；：ｙ逡逑？邋４逦榞逡逑■Ｖ＇逦＿？＿＞？邋—邋ｉｗｎｉｎｉ逦N）ｔｔｆ＊．邋＇逦ｒ＊ｉ逡逑图２．１邋“Ａ－Ｔｒａｉｎ”卫星编队逡逑ＣＡＬＩＰＳＯ上面主要搭载了三种传感器：偏振云和气溶胶激光雷达（ＣＡＬＩＯＰ）、广逡逑视场照相机（ＷＦＣ）和成像红外辐射仪（ＩＩＲ），图２．２给出了邋ＣＡＬＩＰＳＯ的卫星结构示逡逑意图［５８］，图２．３是ＣＡＬＩＯＰ的系统示意图［５９］ＸＡＬＩＯＰ属于主动探测器，它能发射出５３２ｎｍ逡逑和１０６４ｎｍ两种激光脉冲，接收端有３个通道，来获取两个波长的后向散射系数。通过逡逑获得的后向散射系数，我们进而可以求出气溶胶的色比和体积退偏比［６？６２］。色比的定义逡逑是１０６４ｍｎ后向散射系数与５３２ｎｍ后向散射系数的比值，其值通常反映了被测颗粒物的逡逑大小，值越大，表示粒径越大。退偏比是指５３２ｎｍ的垂直后向散射系数与５３２ｎｍ平行逡逑后向散射系数的比值，其值可以代表被测颗粒物的不规则程度，我们通常用退偏比来区逡逑分球形粒子和非球形粒子。ＣＡＬＩＯＰ、ＷＦＣ、ＩＩＲ的主要参数如表２．１所示逡逑６逡逑
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本文编号：2790179
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