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被动多轴差分吸收光谱大气气溶胶光学厚度监测方法研究

司福祺 谢品华 窦科 詹铠 刘宇 徐晋 刘文清

被动多轴差分吸收光谱大气气溶胶光学厚度监测方法研究

司福祺, 谢品华, 窦科, 詹铠, 刘宇, 徐晋, 刘文清
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  • 介绍了基于太阳散射光的被动多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术在大气气溶胶光学厚度(aerosol optical density,AOD)监测中的应用. MAX-DOAS根据氧的二聚物(O4)在紫外、可见波段的特征吸收来确定气溶胶参数,实验中利用测量得到的O4在360 nm处斜柱浓度,并结合O4垂直柱浓度基本稳定等信息,在选取合适的气溶胶单次散射反照率、非对称因子及其廓线形状等条件下,基于大气辐射传输模型采用迭代算法解析出大气气溶胶光学厚度. 经过与太阳光度计(CE318)测量结果的对比,两者相关性达到87%.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:40805015)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2007AA12Z109)和安徽省自然科学基金(批准号:090412028)资助的课题.
    [1]

    [1]Platt U, Perner D 1979 J. Geophys. Res. 84 6329

    [2]

    [2]Platt U, Perner D 1980 J. Geophys. Res. 85 7453

    [3]

    [3]Zhou B, Liu W Q, Qi F, Li Z B, Cui Y J 2001 Acta Phys. Sin. 50 1818 (in Chinese) [周斌、刘文清、齐峰、李振壁、崔延军 2001物理学报 50 1818]

    [4]

    [4]Si F Q, Liu J G, Xie P H, Zhang Y J, Dou K, Liu W Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 3165 (in Chinese) [司福祺、刘建国、谢品华、张玉钧、窦科、刘文清 2006物理学报 55 3165]

    [5]

    [5]Wagner T, Burrows J P, Deutschmann T, Dix B, von Friedeburg C, Frie U, Hendrick F, Heue K P, Irie H, Iwabuchi H, Kanaya Y, Keller J, McLinden C A, Oetjen H, Palazzi E, Petritoli A, Platt U, Postylyakov O, Pukite J, Richter A, Roozendael M, Rozanov A, Rozanov V, Sinreich R, Sanghavi S, Wittrock F 2007 Atmos. Chem. Phys. 7 1809

    [6]

    [6]Fu Q, Liu W Q, Si F Q, Zhang Y H, Xie P H 2009 Acta Photonica Sin. 38 1216 (in Chinese) [付强、刘文清、司福祺、张英华、谢品华 2009光子学报 38 1216]

    [7]

    [7]Wagner T, von Friedeburg C, Wenig M, Otten C, Platt U 2002 J. Geophys. Res. 107 4424

    [8]

    [8]Wagner T, Dix B, von Friedeburg C, Frie U, Sanghavi S, Sinreich R, Platt U 2004 J. Geophys. Res. 109 D22205

    [9]

    [9]Frieb U, Monks P S, Remedios J J, Rozanov, Sinreich R, Wagner T, Platt U 2006 J. Geophys. Res. 111 D14203

    [10]

    ]Honninger G, von Friedeburg C V, Platt U 2004 Atmos. Chem. Phys. 4 231

    [11]

    ]Heckel A, Richter A, Tarsu T, Wittrock F, Hak C, Pundt I, Junkermann W, Burrows J P 2005 Atmos. Chem. Phys. 5 909

    [12]

    ]Irie H, Kanaya Y, Akimoto H, Iwabuchi H, Shimizu A, Aoki K 2008 Atmos. Chem. Phys. 8 341

    [13]

    ]Kondratyev K Y, Grigoryev A A, Pokrovsky O M 1982 Adv. Space Res. 2 3

    [14]

    ]von Friedeburg C 2003 Ph. D. Dissertation (Heidelberg: Heidelberg University)

    [15]

    ]Kwon H L, Li Z Q, Man S W, Xin J Y, Wang Y S, Hao W M, Zhao F S 2007 J. Geophys. Res.112 D22S15

    [16]

    ]Garland R M, Schmid O, Nowak A, Achtert P, Wiedensohler A, Gunthe S S, Takegawa N, Kita K, Kondo Y, Hu M, Shao M, Zeng L M, Zhu T, Andreae M O, Poeschl U 2009 J. Geophys. Res.114 D00G04

  • [1]

    [1]Platt U, Perner D 1979 J. Geophys. Res. 84 6329

    [2]

    [2]Platt U, Perner D 1980 J. Geophys. Res. 85 7453

    [3]

    [3]Zhou B, Liu W Q, Qi F, Li Z B, Cui Y J 2001 Acta Phys. Sin. 50 1818 (in Chinese) [周斌、刘文清、齐峰、李振壁、崔延军 2001物理学报 50 1818]

    [4]

    [4]Si F Q, Liu J G, Xie P H, Zhang Y J, Dou K, Liu W Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 3165 (in Chinese) [司福祺、刘建国、谢品华、张玉钧、窦科、刘文清 2006物理学报 55 3165]

    [5]

    [5]Wagner T, Burrows J P, Deutschmann T, Dix B, von Friedeburg C, Frie U, Hendrick F, Heue K P, Irie H, Iwabuchi H, Kanaya Y, Keller J, McLinden C A, Oetjen H, Palazzi E, Petritoli A, Platt U, Postylyakov O, Pukite J, Richter A, Roozendael M, Rozanov A, Rozanov V, Sinreich R, Sanghavi S, Wittrock F 2007 Atmos. Chem. Phys. 7 1809

    [6]

    [6]Fu Q, Liu W Q, Si F Q, Zhang Y H, Xie P H 2009 Acta Photonica Sin. 38 1216 (in Chinese) [付强、刘文清、司福祺、张英华、谢品华 2009光子学报 38 1216]

    [7]

    [7]Wagner T, von Friedeburg C, Wenig M, Otten C, Platt U 2002 J. Geophys. Res. 107 4424

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    [8]Wagner T, Dix B, von Friedeburg C, Frie U, Sanghavi S, Sinreich R, Platt U 2004 J. Geophys. Res. 109 D22205

    [9]

    [9]Frieb U, Monks P S, Remedios J J, Rozanov, Sinreich R, Wagner T, Platt U 2006 J. Geophys. Res. 111 D14203

    [10]

    ]Honninger G, von Friedeburg C V, Platt U 2004 Atmos. Chem. Phys. 4 231

    [11]

    ]Heckel A, Richter A, Tarsu T, Wittrock F, Hak C, Pundt I, Junkermann W, Burrows J P 2005 Atmos. Chem. Phys. 5 909

    [12]

    ]Irie H, Kanaya Y, Akimoto H, Iwabuchi H, Shimizu A, Aoki K 2008 Atmos. Chem. Phys. 8 341

    [13]

    ]Kondratyev K Y, Grigoryev A A, Pokrovsky O M 1982 Adv. Space Res. 2 3

    [14]

    ]von Friedeburg C 2003 Ph. D. Dissertation (Heidelberg: Heidelberg University)

    [15]

    ]Kwon H L, Li Z Q, Man S W, Xin J Y, Wang Y S, Hao W M, Zhao F S 2007 J. Geophys. Res.112 D22S15

    [16]

    ]Garland R M, Schmid O, Nowak A, Achtert P, Wiedensohler A, Gunthe S S, Takegawa N, Kita K, Kondo Y, Hu M, Shao M, Zeng L M, Zhu T, Andreae M O, Poeschl U 2009 J. Geophys. Res.114 D00G04

  • [1] 王体健, 韩 永, 饶瑞中, 王英俭. 大气气溶胶物理光学特性研究进展. 物理学报, 2008, 57(11): 7396-7407. doi: 10.7498/aps.57.7396
    [2] 王杨, 李昂, 谢品华, 陈浩, 徐晋, 吴丰成, 刘建国, 刘文清. 多轴差分吸收光谱技术反演气溶胶消光系数垂直廓线. 物理学报, 2013, 62(18): 180705. doi: 10.7498/aps.62.180705
    [3] 王杨, Wagner Thomas, 李昂, 谢品华, 伍德侠, 陈浩, 牟福生, 张杰, 徐晋, 吴丰成, 刘建国, 刘文清, 曾议. 多轴差分吸收光谱技术的云和气溶胶类型鉴别方法研究. 物理学报, 2014, 63(11): 110708. doi: 10.7498/aps.63.110708
    [4] 孙贤明, 哈恒旭. 基于反射太阳光反演气溶胶光学厚度和有效半径. 物理学报, 2008, 57(9): 5565-5570. doi: 10.7498/aps.57.5565
    [5] 高飞, 南恒帅, 黄波, 汪丽, 李仕春, 王玉峰, 刘晶晶, 闫庆, 宋跃辉, 华灯鑫. 紫外域多纵模高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶的技术实现和系统仿真. 物理学报, 2018, 67(3): 030701. doi: 10.7498/aps.67.20172036
    [6] 王杨, 李昂, 谢品华, 陈浩, 牟福生, 徐晋, 吴丰成, 曾议, 刘建国, 刘文清. 多轴差分吸收光谱技术测量NO2对流层垂直分布及垂直柱浓度. 物理学报, 2013, 62(20): 200705. doi: 10.7498/aps.62.200705
    [7] 司福祺, 刘建国, 谢品华, 张玉钧, 窦 科, 刘文清. 差分吸收光谱技术监测大气气溶胶粒谱分布. 物理学报, 2006, 55(6): 3165-3169. doi: 10.7498/aps.55.3165
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    [9] 狄慧鸽, 侯晓龙, 赵虎, 阎蕾洁, 卫鑫, 赵欢, 华灯鑫. 多波长激光雷达探测多种天气气溶胶光学特性与分析. 物理学报, 2014, 63(24): 244206. doi: 10.7498/aps.63.244206
    [10] 王婷, 王普才, 余环, 张兴赢, 周斌, 司福祺, 王珊珊, 白文广, 周海金, 赵恒. 多轴差分吸收光谱仪反演大气NO2的比对试验. 物理学报, 2013, 62(5): 054206. doi: 10.7498/aps.62.054206
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-13
  • 修回日期:  2009-07-30
  • 刊出日期:  2010-04-15

被动多轴差分吸收光谱大气气溶胶光学厚度监测方法研究

  • 1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院环境光学与技术重点实验室,合肥 230031
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:40805015)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2007AA12Z109)和安徽省自然科学基金(批准号:090412028)资助的课题.

摘要: 介绍了基于太阳散射光的被动多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术在大气气溶胶光学厚度(aerosol optical density,AOD)监测中的应用. MAX-DOAS根据氧的二聚物(O4)在紫外、可见波段的特征吸收来确定气溶胶参数,实验中利用测量得到的O4在360 nm处斜柱浓度,并结合O4垂直柱浓度基本稳定等信息,在选取合适的气溶胶单次散射反照率、非对称因子及其廓线形状等条件下,基于大气辐射传输模型采用迭代算法解析出大气气溶胶光学厚度. 经过与太阳光度计(CE318)测量结果的对比,两者相关性达到87%.

English Abstract

参考文献 (16)

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