《大氣灰霾微物理參數多波長拉曼雷射雷達探測研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由董雲升擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大氣灰霾微物理參數多波長拉曼雷射雷達探測研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：董雲升
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大氣灰霾是亟待解決環境問題之一，其已經對我國經濟發展和人民健康造成嚴重影響和危害。目前國內對灰霾污染的研究剛起步，缺乏對灰霾微物理特性和垂直空間分布的研究，尤其是長期的時空分布觀測研究，而灰霾的微物理參數（粒徑譜、單次反照率等）及其垂直時空分布信息的是灰霾污染機理研究和灰霾預測模型的關鍵輸入參數。因此，開展灰霾微物理參數遙測研究具有重要科學意義和套用價值。.本課題從理論背景研究著手，根據顆粒物Mie散射理論和Fredholm理論，分析微物理參數與光學參數間的函式關係，建立大氣灰霾微物理參數的反演方法；根據灰霾粒子的特性，建立雷射雷達大氣灰霾遙感識別和表征方法；設計適用於大氣灰霾微物理參數研究的多波長拉曼雷射雷達，對大氣灰霾多波長的消光係數、退偏振比以及大氣水汽混合比等參數進行準確測量反演，實現灰霾微物理參數連續觀測研究，開展合肥地區大氣灰霾光學參數和微物理參數垂直分布廓線統計特徵研究。
結題摘要
大氣灰霾污染是多種污染物相互作用形成的一種複雜污染天氣過程，已對經濟發展和人民健康造成嚴重影響和危害，是當前城市環境污染中亟待解決的問題之一。 本項目設計和研製了多波長拉曼光雷達系統，實現對大氣灰霾顆粒物5個波長6通道高時空解析度的觀測。數據反演方法上，對反演過程中影響數據反演的因素進行分析研究，改進和最佳化了大氣灰霾氣溶膠後向散射係數、消光係數、退偏振比等反演算法，開展了雷射雷達不同探測高度數據拼接方法、數據反演動態參考高度選取方法、雷射雷達反演過程中雲對數據反演的影響、雷射雷達背景噪聲去除算法等方面的研究，形成大氣灰霾後向散射係數、消光係數、退偏振比、Angstrom指數的高精度反演方法，完成自動線上反演軟體，同時通過數值模擬和理論分析，對雷射雷達數據反演的敏感性進行了分析研究。重點研究了水汽混合比、顆粒物粒徑譜時空分布的反演方法，建立大氣灰霾微物理參數反演方法，為了驗證了多波長拉曼雷射雷達對水汽濃度垂直廓線遙感探測的準確性，開展了水汽探測數據和地面水汽監測數據的對比驗證實驗。 2014年9月開始對合肥地區大氣顆粒物時空分布特徵進行連續觀測實驗，初步分析了合肥地區灰霾顆粒物時空分布特徵，結果表明合肥地區首要污染物依然是顆粒物污染，輸入性顆粒物污染過程明顯，大氣灰霾顆粒物分布在3km以下的空間中，主要集中在1.5km以下空間，具有一定季節變化特徵。2014年9月1日-2015年8月31日期間，共觀測的明顯輸入過程是29次，輸入後導致地面層PM10和PM2.5的質量濃度小時均值迅速升高，全年大約有73天污染天氣和輸入性污染相關，此外合肥地區灰霾顆粒物空間分布特徵表現為，顆粒物濃度隨著高度增加而逐漸增加，高度濃度區域常常出現在大氣邊界層頂部，說明高空灰霾現象發生頻繁。
