沙尘和霾气溶胶在紫外和红外波段光谱差异研究

发布时间：2017-12-22 16:36

  本文关键词：沙尘和霾气溶胶在紫外和红外波段光谱差异研究　出处：《中国气象科学研究院》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文利用中国气溶胶遥感网北京地区的地面观测资料,结合HITRAN 2008数据库中气溶胶粒子复折射率光谱数据,研究了中国地区沙尘和霾气溶胶粒子体积谱分布、复折射率的典型物理特征,并选定了沙尘和霾天气条件下气溶胶复折射指数的代表值,结果表明:沙尘和霾天气下大气气溶胶的体积谱均呈现双峰对数正态分布结构,霾气溶胶粒子体积谱在细模态和粗模态大体相当,而沙尘气溶胶粒子体积谱则以粗粒子为主;类沙尘粒子的实部和虚部与沙尘气溶胶最为接近,水溶性粒子与霾气溶胶最为接近。在上述基础上利用Mie散射理论计算气溶胶的光学特性,研究结果表明:球形粒子的散射特性取决于粒子的相对尺度数及粒子介质的折射指数,沙尘在2μm处有消光极大值。沙尘和霾的单次散射反照率随波长的变化较为剧烈,在2-4μm表现强散射特性,11μm以后不断降低,表现强吸收特性。沙尘和霾天气条件下气溶胶的不对称因子整体随波长的增加呈下降趋势,10μm前沙尘主要呈前向散射。霾天气条件下气溶胶在11μm主要呈前向散射。将Mie散射公式计算的光学参数输入到辐射传输模型MODTRAN中,计算出沙尘和霾气溶胶天气条件下大气层顶的辐亮度,并与卫星观测大气层顶的辐亮度值进行对比,研究结果表明:MODTRAN模式模拟的结果与AIRS L1B数据和OMI L1B观测结果有较好的一致性。在800-1000cm-1窗区沙尘亮度温度的光谱曲线有负斜率。红外波段沙尘和晴空在热红外大气窗区波段范围内两者的亮温差在20K以上,霾与晴空的亮温值较为接近。紫外波段沙尘和霾的光谱特征基本一致,为联合利用紫外和红外波段区分吸收性气溶胶种类奠定理论基础。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X513

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本文编号：1320192