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利用气溶胶激光雷达、地基多通道微波辐射计资料,反演得到邢台市2017年5月3 5日沙尘天气过程前后的消光系数、退偏比和高空的温度、湿度变化,结合后向轨迹模式等资料,分析了沙尘天气过程前后的天气形势、颗粒物污染特征及来源、消光系数、退偏比等的变化。结果表明:来源于新疆北部的沙尘气溶胶受地面冷锋东移南下影响,以西北路径远距离输送沉降是导致邢台市颗粒污染物浓度骤升的主要原因,而本地大风的出现会导致由地面向高空扩散形成的沙尘污染次高峰,其中细颗粒物PM10的浓度升幅远大于PM_(2.5)浓度升幅;在高空2 000 m附近集聚的沙尘气溶胶可以形成消光系数大于1 km-1的强值区,沙尘聚集区域的退偏比平均值为0.252,与下层退偏比平均值为0.041的区域形成一个明显的沙尘分界线,消光系数的强值中心和退偏比的高低值分界线可以很好地表征出高空沙尘粒子的沉降变化;在高空沙尘沉降和地面大风引起的沙尘天气时,地面温度都出现了升高态势,在地面颗粒污染物浓度出现剧烈增加前,整层大气湿度呈现陡降趋势,而在颗粒污染物浓度处于高值波动阶段,整层大气湿度均维持在一个较低的水平。 相似文献
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利用微脉冲激光雷达观测数据、PM_(2.5)浓度数据、地面气象观测资料和探空数据对成都2017年1月1—6日连续出现的重污染过程进行分析研究。结果表明:激光雷达反演的消光系数演变与PM_(2.5)浓度值变化对应一致,PM_(2.5)浓度升高,近地面消光系数增大;反之,则近地面消光系数减小。对于此次过程,在无冷空气影响时,混合层高度和相对湿度的日变化对消光系数廓线有明显影响,混合层高度降低,大气环境容量减小,相对湿度增加,气溶胶吸湿增长,消光系数增大,地面污染加重。天空状况对气溶胶垂直分布影响显著,晴天或多云天气,早晨强逆温使得水汽和大量气溶胶集中在逆温层顶以下区域,地面污染严重;中午混合层发展,使得混合层内的气溶胶均匀混合,气溶胶层变厚,近地面消光系数显著减小,地面污染减轻。在前一日为晴天或多云天气,当天为阴天时,早上气溶胶明显分为两层,一层在近地面,另一层在残留层顶附近;中午由于垂直湍流增强,一部分残留层气溶胶向下混合至混合层内,使得混合层内的气溶胶粒子增多,地面污染加重,消光系数明显增加。近地面强逆温层、混合层高度降低、残留层气溶胶向下混合、相对湿度增加均是导致地面污染加重的原因。 相似文献
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《干旱气象》2016,(5)
根据河北邢台市2015年10月11—23日一次重污染天气过程的激光雷达探测数据,对大气污染物浓度和雷达反演得出的大气边界层(PBL)高度、气溶胶光学厚度(AOD)和消光系数的变化进行分析。结果表明:在剔除降水因子的影响后,PBL高度对PM_(2.5)浓度有显著影响,PBL高度越低,PM_(2.5)浓度越高,且两者的相关性夜间好于日间;大气污染物浓度的增加会导致AOD和气溶胶消光系数的显著升高,且AOD与PM_(2.5)浓度的相关性日间好于夜间,在降水的湿沉降效应和大气相对湿度增加的影响下,会出现大气污染物浓度下降,但AOD升高的现象;300 m高度的气溶胶消光系数与地面污染物浓度的日变化趋势较为一致,贴近地面处消光系数相对较小。整体而言,随着PBL高度下降、AOD上升和消光系数增加,环境大气质量逐步趋于恶化。 相似文献
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2017年12月22日至2018年1月18日利用无人机携带温、湿和颗粒物浓度探测仪对南京地区灰霾污染条件下大气边界层垂直结构开展加密观测。通过比较不同灰霾污染条件下温度、湿度和PM2.5（直径小于2.5微米的颗粒物）浓度的垂直结构差异,结合地面热通量、2米空气温度、相对湿度、风速、风向及主要大气污染物（如臭氧和PM2.5）浓度,定量评估了气溶胶辐射效应对边界层和夹卷过程的影响。分析表明,灰霾或气溶胶削弱到达地表太阳辐射,减小地表感热通量,延迟边界层发展,增加近地层大气稳定度,降低边界层高度,并加重灰霾污染。灰霾污染物在混合层顶处累积,导致PM2.5浓度最大变化出现在边界层顶部而不是近地层。气溶胶辐射效应对夹卷特征及其特征参数有重要影响。灰霾浓度升高时,夹卷区厚度增加;无量纲化夹卷速度随对流理查逊数的变化不再符合负1次方幂函数关系,与大涡模拟结果一致。本研究进一步指出,为提高重霾污染条件下天气和空气质量数值预报水平,必须考虑气溶胶辐射效应对边界层和夹卷参数化的影响。 相似文献
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本文利用成都2017年6~8月的米散射微脉冲激光雷达观测数据,对成都夏季气溶胶消光系数、边界层高度以及气溶胶光学厚度进行了反演,并结合太阳光度计观测资料、地面颗粒物浓度以及大气能见度数据研究了气溶胶消光系数日变化与月变化规律,气溶胶消光系数的垂直分布特征及影响因素。结果表明:气溶胶消光系数的日变化受人类活动以及边界层日变化影响显著,表现出凌晨与傍晚最大,早晨次之,午后最小的特征。消光高值出现在200m以下和300~700m的高度区间,夜间观察到的消光高值可能与颗粒物在夜间近地面浓度较高以及本地夜间降水频发有关。激光雷达反演的消光系数与光度计反演的气溶胶光学厚度在夏季各月的表现一致,夏季各月消光极值均出现在100~150m的近地面层。近地面消光系数与地面颗粒物浓度之间具有较好的正相关,并且粒子粒径更小时相关性更好。气溶胶光学厚度主要来自低层大气的贡献,0.1~0.2μm的细粒子气溶胶占比对于大气消光有主要影响,但气溶胶对大气的消光影响除了与粒子浓度有关,还与粒子的理化性质有关。 相似文献
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《高原气象》2017,(5)
针对2015年12月17—27日出现的区域性重污染天气过程,根据布设在污染中心邢台市的脉冲偏振激光雷达和地基多通道微波辐射计数据,分析了污染过程中气溶胶消光系数、逆温层、水汽含量等的变化,利用Hysplit模式分析了气团后向轨迹。结果表明:此次重污染天气过程主要受局地气象扩散条件变化所致,稳定的高空大气环流和地面均压场是出现环境重污染事件的背景场,100 m高度上的气团对污染物累积和区域输送起到了主要作用;消光系数与细颗粒物PM2.5质量浓度和水汽压的相关系数分别为0.8622和0.7421,随PM2.5质量浓度和水汽压的升高,消光系数增加明显,由PM2.5质量浓度和水汽压建立的消光系数回归方程(R2=0.8811)可以很好的表征消光系数的实际变化;逆温强度在污染发展阶段达到最大,水汽含量在污染加重阶段达到最大,污染缓解阶段的逆温强度和水汽含量则出现明显的下降。 相似文献
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为了探究银川市大气边界层逆温特征和影响因素及其与冬季PM2.5污染的关系,利用2015—2020年银川气象站探空、地面气象观测资料及银川市空气质量监测数据,在分析银川市大气边界层逆温及地面气象要素特征基础上,以冬季为研究时段,探讨逆温与地面气象要素对PM2.5污染的影响。结果表明：(1)银川市清晨大气边界层较傍晚更易出现逆温,且逆温多为贴地逆温,贴地逆温较悬浮逆温强度大、厚度小;逆温频率和厚度冬季最大、夏季最小,逆温强度秋季最强、夏季最弱。(2)冬季晴天,地面平均风速1.0～1.5 m·s-1、相对湿度30%～60%的气象条件下易出现逆温。(3)贴地逆温是影响冬季PM2.5污染天气的主要气象因素之一,当逆温厚度超过596 m、强度超过1.4℃·(100 m)-1时,易出现PM2.5污染天气,且随着逆温厚度增大、强度增强,污染加重。(4)冬季PM2.5污染天气下,清晨天空状况多为晴天,通常地面平均风速小于1.3 m·s-1 相似文献
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为了研究苏州地区大气边界层结构的日变化及季节特征,利用2014年1—7月期间大气颗粒物激光雷达对苏州上空大气气溶胶进行了连续观测。选定2014年1月15日、3月16日、5月7日与7月22日全天的消光系数探测数据,通过优化后的梯度法得到了该地区的大气边界层高度,分析了其日变化特征,并分析了边界层高度与地表的温湿变化之间的相关性。结果表明除1月15日外,边界层的变化与地表温度存在明显的正相关,而与地表的相对湿度存在负相关。同时,对站点微波辐射计观测得到的温湿廓线与边界层内消光系数廓线进行了联合研究。研究结果表明,微波辐射计湿度垂直廓线与激光雷达消光系数廓线探测得到的边界层具有良好的一致性。 相似文献
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针对2020年1月5—17日乌鲁木齐出现的重污染天气，利用乌鲁木齐的探空站资料和地面常规气象数据计算了最大混合层高度、平均风速、逆温特性、边界层通风量、能见度、相对湿度等，对最大混合层高度、能见度、相对湿度与PM2.5质量浓度进行了相关性分析，并利用Hysplit后向气团轨迹模式分析污染形成源。结果表明：此次重污染天气过程大气层结较为稳定，主要表现为逆温层厚(平均577 m)、逆温强度大(平均1.7℃/100 m)、最大混合层高度低(平均400 m)；边界层通风量对局地空气质量影响显著；PM2.5质量浓度与相对湿度呈弱的正相关，与能见度呈指数相关；Hysplit后向气团轨迹模式分析得出此次污染过程以局地排放为主要形成源。 相似文献
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广州地区旱季一次典型灰霾过程的特征及成因分析 总被引：18，自引：1，他引：17
通过研究2009年11月广州市气溶胶颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5、PM1)、黑碳浓度、散射系数(Scatter)等大气成分要素,以及微波辐射计、激光雷达及风廓线雷达所探测的风、温、湿等边界层结构,统计分析广州旱季一次典型灰霾过程(2009年11月23—29日)中气溶胶颗粒物及其光学特性的时空变化特征,并配合天气形势背景、边界层结构对其形成原因进行详细分析。在典型灰霾过程中,黑碳浓度高达58.7μg/m3,散射系数高达1 902.7 Mm-1,PM10浓度高达423.5μg/m3,PM2.5浓度高达355.7μg/m3,PM1浓度高达286.5μg/m3。通过对同期的气象条件分析表明在广州地区旱季,区域性污染过程,特别是灰霾天气的形成具有以下三种气象条件:大气边界层高度较低;高压变性出海的天气形势与之密切相关;在偏东和偏南气流带来的高湿度环境下,气溶胶吸湿增长效应显著,导致出现严重灰霾天气。 相似文献
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Lidar has been used extensively in the area of atmospheric aerosol measurement. Two unknowns at the reference altitude, the lidar ratio and the backscatter coefficient, need to be resolved from the lidar equation. In the actual application, these two values are difficult to obtain, particularly the backscatter coefficient. To better characterize the optical properties of aerosols, optical thickness, and attenuated backscatter obtained by other instruments are usually used as the input for joint inversion. However, this method is limited by location and time. In this study, the authors propose a new method for aerosol retrieval by using Mie scatter- ing lidar data to solve this problem. The authors take the horizontal aerosol extinction coefficient as the con- straint to begin the iteration until a self-consistent aerosol vertical profile was obtained. By comparing their results with Aerosol Robotic Network （AERONET） data, the authours determine that the aerosol extinction coefficient obtained by combining horizontal and vertical lidar observations is more pre- cise than that obtained by using the traditional Fernald method. This new method has been adopted for re- trieving the extinction coefficient of aerosols during the observation days. 相似文献
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利用激光雷达探测分析了兰州上空的高云与气溶胶的光学参数,并用LOWTRAN7定量模拟出高云对气溶胶辐射特性的影响。结果表明,消光系数廓线与相对湿度廓线随高度的变化一致性较好,气溶胶层主要在2km以下,低层气溶胶和高云的消光系数和相对湿度较大。白天,高云的存在使云下气溶胶短波加热率减小。有云和无云时气溶胶加热率的差别在地表处最为明显,中午前后差别较大,最大为11:00的0.096K.h-1。夜间,高云的存在使云下气溶胶长波冷却率减小,在1000m以下有云和无云时气溶胶冷却率的差别小,在1000m以上差别大,最大差别出现在1500m处(02:00～04:00),为0.033K.h-1。 相似文献
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选用2007年1月8—30日期间8个无云天的激光雷达资料进行分析。基于Fernald方法反演得到气溶胶消光系数廓线,结合无线电探空资料分析了边界层内气溶胶时空分布,并将反演的激光雷达最低观测高度处(180 m)的气溶胶消光系数与地面PM10、能见度资料进行对比分析。结果表明：冬季大连市区气溶胶主要分布在2 km以下区域,早晨和夜间在0.5 km以下区域经常存在一个气溶胶层;气溶胶消光系数廓线与探空资料较吻合;反演激光雷达最低观测高度处(180 m)的气溶胶消光系数与地面的PM10浓度呈正相关,与能见度呈负相关,相关性较好。 相似文献
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Regular aerosol extinction and backscatter measurements using a UV Raman Lidar have been performed for almost 3 years in Hamburg in the frame of the German Lidar Network. A set of 92 aerosol extinction and 164 aerosol backscatter profiles has been used for statistical investigations. Mean values and variances of the aerosol extinction and backscatter in the boundary layer have been calculated. Large fluctuations during the whole year have been found. The measured aerosol extinction over Hamburg shows a seasonal cycle with highest values in early fall and a second less prominent peak in spring.An analysis of the data using back trajectories showed a dependence of the aerosol extinction on the origin of the air mass. The residence time of the air mass over industrialized areas was found to be an important parameter for the measured aerosol extinction at Hamburg. However, only a small part of the total variability could be explained by the air mass origin.For 75 cases of aerosol extinction measurements under cloud-free conditions, the aerosol backscatter profile and therefore, the lidar ratio as a function of altitude could be determined. Winter measurements of the lidar ratio are often close to model results for maritime aerosol, the summer measurements are close to the model results for urban or continental aerosols.The high quality of the data has been proven by intercomparisons with other lidar systems and with star photometer measurements of the aerosol optical depth during the Lindenberg Aerosol Characterization Experiment (LACE'98) field campaign. 相似文献
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Yanjun Ma Hujia Zhao Yunsheng Dong Huizheng Che Xiaoxiao Li Ye Hong Xiaolan Li Hongbin Yang Yuche Liu Yangfeng Wang Ningwei Liu Cuiyan Sun 《Acta Meteorologica Sinica》2018,32(2):313-323
This study analyzes and compares aerosol properties and meteorological conditions during two air pollution episodes in 19–22 (E1) and 25–26 (E2) December 2016 in Northeast China. The visibility, particulate matter (PM) mass concentration, and surface meteorological observations were examined, together with the planetary boundary layer (PBL) properties and vertical profiles of aerosol extinction coefficient and volume depolarization ratio that were measured by a ground-based lidar in Shenyang of Liaoning Province, China during December 2016–January 2017. Results suggest that the low PBL height led to poor pollution dilution in E1, while the high PBL accompanied by low visibility in E2 might have been due to cross-regional and vertical air transmission. The PM mass concentration decreased as the PBL height increased in E1 while these two variables were positively correlated in E2. The enhanced winds in E2 diffused the pollutants and contributed largely to the aerosol transport. Strong temperature inversion in E1 resulted in increased PM2.5 and PM10 concentrations, and the winds in E2 favoured the southwesterly transport of aerosols from the North China Plain into the region surrounding Shenyang. The large extinction coefficient was partially attributed to the local pollution under the low PBL with high ground-surface PM mass concentrations in E1, whereas the cross-regional transport of aerosols within a high PBL and the low PM mass concentration near the ground in E2 were associated with severe aerosol extinction at high altitudes. These results may facilitate better understanding of the vertical distribution of aerosol properties during winter pollution events in Northeast China. 相似文献
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Sungkyun SHIN Young Min NOH Kwonho LEE Hanlim LEE Detlef MLLER Y.J.KIM Kwanchul KIM Dongho SHIN 《大气科学进展》2014,31(6):1417-1426
The vertical distribution of single scattering albedos （SSAs） of Asian dust mixed with pollutants was derived using the multi-wavelength Raman lidar observation system at Gwangju （35.10°N,126.53°E）.Vertical profiles of both backscatter and extinction coefficients for dust and non-dust aerosols were extracted from a mixed Asian dust plume using the depolarization ratio from lidar observations.Vertical profiles of backscatter and extinction coefficients of non-dust particles were input into an inversion algorithm to retrieve the SSAs of non-dust aerosols.Atmospheric aerosol layers at different heights had different light-absorbing characteristics.The SSAs of non-dust particles at each height varied with aerosol type,which was either urban/industrial pollutants from China transported over long distances at high altitude,or regional/local pollutants from the Korean peninsula.Taking advantage of independent profiles of SSAs of non-dust particles,vertical profiles of SSAs of Asian dust mixed with pollutants were estimated for the first time,with a new approach suggested in this study using an empirical determination of the SSA of pure dust.The SSAs of the Asian dust-pollutants mixture within the planetary boundary layer （PBL） were in the range 0.88-0.91,while the values above the PBL were in the range 0.76-0.87,with a very low mean value of 0.76 ± 0.05.The total mixed dust plume SSAs in each aerosol layer were integrated over height for comparison with results from the Aerosol Robotics Network （AERONET） measurements.Values of SSA retrieved from lidar observations of 0.92 ± 0.01 were in good agreement with the results from AERONET measurements. 相似文献
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利用微波辐射计对南京2013年12月霾天大气温湿结构的探测分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用高时间分辨率的微波辐射计数据分析南京逆温层结构与雾霾天气的关系。首先将南京MP-3000A型地基微波辐射计2013年12月的数据与常规探空资料的温度和相对湿度进行对比,以确定微波辐射计数据的可用性,结果表明:微波辐射计反演的气温与常规探空资料十分接近,而相对湿度的效果则差了很多。再利用微波辐射计对南京市2013年12月的霾天气过程进行分析,发现在受秸秆焚烧的影响阶段(12月1~9日),污染物浓度与逆温层没有明显的相关;在没有秸秆焚烧影响阶段(12月10~31日),污染物浓度变化与逆温层厚度、强度呈显著的滞后正相关,和底高有显著的滞后负相关;定量化分析表明重度污染和中度污染对应的逆温层阈值一致,轻度污染对应的逆温层阈值明显较小。 相似文献
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利用北京地区2017年11月至2018年1月连续3个月的激光雷达资料和无线电探空数据,按照清洁天、污染天和多云天3种天气条件,对大气边界层高度的计算方法和结果进行对比分析。结果表明,基于激光雷达消光系数的梯度法、标准差法和小波法都能够较好地提取边界层高度。清洁天标准差法计算的边界层高度高于梯度法和小波法,08:00（当地时间,下同）和20:00由无线电探空得到的清洁天边界层高度平均值分别为1176 m和1224 m。污染天标准差法的计算结果要低于梯度法和小波法,污染天无线电探空得到的边界层高度平均值约为956 m,和清洁天相比降低了两百多米,重污染时最低降低至562 m,逆温层高度和PM2.5浓度具有明显的反相关关系。有云时,梯度法和小波法确定的边界层高度和云高非常接近,标准差法计算的结果略低。总体而言,气溶胶激光雷达计算的边界层高度随着污染等级的提高没有明显的降低趋势,相反在重度污染情况下反而有所增加,这可能是由于污染物的不断堆积导致的。梯度法确定的边界层高度易受到污染物传输过程的影响,略高于逆温层高度。另外,激光雷达确定的边界层高度受到残留层影响时,也会高于逆温层。 相似文献