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散射相函数的原位测量及气溶胶光学特性垂直分布的观测研究
结题报告
批准号:
41675038
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
冉靓
学科分类:
D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
高扬、田平、邓兆泽
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
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中文摘要
气溶胶光学特性测量是气溶胶辐射效应研究的重要基础。目前的观测研究主要集中在地面气溶胶光学性质的直接测量和整层大气气溶胶光学性质的遥感反演。气溶胶光学特性的垂直分布极大地影响着气溶胶辐射效应评估的可靠性和准确性,但相关的观测研究尤其是原位观测却相当有限。.本项目计划在华北地区开展气溶胶光学特性垂直分布的飞机观测。特别的,基于多角度散射系数等的原位测量发展散射相函数的反演算法,并应用于飞机观测首次获得其垂直廓线。通过大量飞行试验,比较系统地研究这一地区气溶胶光学特性(吸收系数、散射系数、消光系数、单次散射反照率、不对称因子、散射相函数等)的垂直分布特征,并根据观测用辐射传输模式计算气溶胶的辐射效应。气溶胶光学特性垂直分布的观测研究,特别是散射相函数的观测研究,将为准确评估气溶胶的直接辐射强迫提供宝贵的观测资料,相关研究结果还具有地基和空基遥感以及辐射传输计算方面的应用价值。
英文摘要
Measurements of aerosol optical properties form a critical foundation for investigating aerosol radiative effects. Current observational studies focus mainly on ground-based measurements of aerosol optical properties and the remote sensing of columnar aerosol optical properties. Vertical distributions of aerosol optical properties largely influence the reliability and accuracy of the estimation of aerosol radiative effects. However, observational studies regarding vertical profiles of aerosol optical properties especially in-situ measurements are still quite limited. This project intends to carry out aircraft measurements of vertical distributions of aerosol optical properties in the North China Plain (NCP). Particularly, vertical distributions of scattering phase function will for the first time be obtained from aircraft measurements by utilizing an inversion algorithm, which is developed on the basis of measured aerosol optical properties including multi-angle scattering coefficients. Vertical profiles of aerosol optical properties (such as absorption coefficients, scattering coefficients, extinction coefficients, single scattering albedo, asymmetry factor, scattering phase function) will be synthetically investigated through intensive flight experiments. The impact of aerosols on radiation will be estimated by observation-based radiative transfer model simulations. Observational studies on vertical distributions of aerosol optical properties, especially those on scattering phase function, will provide valuable data for accurately estimating aerosol direct radiative forcing. Corresponding results also have important application for data retrieval in satellite- and ground-based remote sensing and the radiative transfer modeling.
气溶胶光学特性垂直分布对于认识气溶胶污染过程和评估气溶胶辐射效应很重要,但相关的观测研究尤其是原位观测还比较有限。因此,本项目开展气溶胶光学特性外场观测试验,进行相关的特征分析和过程分析,并发展基于多角度散射系数等原位测量反演气溶胶尺度谱和散射相函数的算法。.开展室内试验,基于Mie散射计算对浊度计Aurora-4000的角度截断函数及仪器性能进行了评估。开展地面观测和机载观测,获取了包括多波长多角度气溶胶散射系数、气溶胶吸收系数、气溶胶尺度谱在内的第一手探测资料。基于地面观测数据,分析了地面气溶胶光学特性的变化特征,评估了减少Aurora-4000观测角度数以提高时间分辨率的可行性,并在地面观测和飞机观测中予以应用。基于飞机观测数据,分析了气溶胶光学参数垂直分布的统计特征,讨论了污染过程不同发展阶段光学特性的演变。采用正则化方法,建立了气溶胶尺度谱及散射相函数反演算法,并评估了其可靠性。.在本项目支持下开展的地面观测和飞机观测获取了大量宝贵的观测资料,增进了气溶胶光学特性垂直分布特征的认识。后续将基于这些观测资料进一步深入研究气溶胶光学特性垂直分布对气溶胶辐射气候效应的影响,对大气遥感也将有所支持。发展的反演算法可进一步改进为后续外场观测和云室试验中反演气溶胶尺度谱与散射相函数提供支撑。
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
In situ vertical characteristics of optical properties and heating rates of aerosol over Beijing
北京上空气溶胶光学性质和加热速率的现场垂直特征
DOI:10.5194/acp-20-2603-2020
发表时间:2019-09
期刊:ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS
影响因子:6.3
作者:Tian Ping;Liu Dantong(通讯);Zhao Delong;Yu Chenjie;Liu Quan;Huang Mengyu;Deng Zhaoze;Ran Liang;Wu Yunfei;Ding Shuo;Hu Kang;Zhao Gang;Zhao Chunsheng;Ding Deping
通讯作者:Ding Deping
Estimation of PM2.5Mass Concentration from Visibility
从能见度估算 PM2.5 质量浓度
DOI:10.1007/s00376-020-0009-7
发表时间:2020-07-01
期刊:ADVANCES IN ATMOSPHERIC SCIENCES
影响因子:5.8
作者:Ji, Denghui;Deng, Zhaoze;Huang, Mengyu
通讯作者:Huang, Mengyu
基于加湿尺度谱测量的气溶胶吸湿性粒径分布观测研究
云室多角度散射探测及云滴谱反演
边界层内臭氧光化学垂直特征的观测研究
国内基金
海外基金