基于卫星和aeronet观测的北京地区气溶胶光学特性研究

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1、＞类号：Ｘ８：７单位代码１０３６４密级：：２７２０４９２学号１各傲秦赴义ｆ学位论文‘基于卫星和ＡＥＲ０ＮＥＴ观测的北京地区气溶胶光学特性研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｅｒｏｓｏｌｏｔｉｃａｌｒｏｅｒｔｉｅｓｉｎＢｅｉｉｎｂｕｓｉｎｐｐｐｊｇｙｇｓａｔｅｌｌｈｅａｎｄＡＥＲＯＮＥＴｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａ研究生：手０导孝义师５：蒋跃林教授合作？０导教少币：张伟华研究员申请学位口类级别：理学硕壬专业名称：气象学研究方向：应用气

2、象学所在学院：黎源与环墙学院取文＾答辩委贵会主席；若２０１５年６月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成ｌ果。尽我所知，除了文中特别加ｉｕ示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发末表或撰写过的硏究成果，也包含为获得安徽农业大学或其它教育机构的学位或证书一而使用过的材料。与我同王作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。／研究生签名：知Ｊ年居月日：掉时间Ｊ关于论文使用授权的说明，送本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定

3、即；学校有权保留交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阔，可Ｗ采用影印、缩印或扫上描等复制手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可＾＾＾用不同方式在不同媒体发表、传播学位论丈的全部或部分内容。（保密的学位论文在解密后应遵守此协议）研究生签名：勺节寺奋时间：心记年＾月日＾第一导师签名；时间：ｃ＞Ｗ王年＾丹日？课题来源中国科学院135重点培育方向项目：Y3ZZ15101A。摘要随着经济的发展和城市化进程的加快，北京及其周边环渤海地区的大气污染问题日益严重，对人类的生活环境产生严重的影响。因此，对北京地区进行长期有效的气溶胶观测

4、研究，并了解大气污染环境下气溶胶的光学特性，对改善空气质量、评估区域大至全球的气溶胶辐射强迫和了解气候变化都是至关重要的。本文主要结合MODIS数据、CALIPSO数据和AERONET观测网数据，采用交互式数据语言IDL（InteractiveDataLanguage）处理数据的方法研究北京地区气溶胶的光学特性。首先以2013年3月的典型沙尘天气作为个例进行分析，采用CALIPSO和MODIS数据，根据532nm波长的衰减后向散射系数β’532（Z）和双波长信号比χ’的SCA法对气溶胶和云进行区分；然后采用CLIM方法来进一步识别沙尘气溶胶，给出了沙尘识别

5、的结果；再利用HYSPLIT模式和NAAPS气溶胶模式进行沙尘来源和传输过程模拟分析，并用双波长反演法初步反演了气溶胶的光学厚度值。然后利用AERONET的太阳直接辐射资料反演沙尘气溶胶的光学特性，统计分析北京地区2001~2013年期间沙尘天气情况下沙尘气溶胶的光学特性。最后利用AERONET的太阳直接辐射资料反演北京地区气溶胶的光学厚度，以及采用天空散射辐射资料反演气溶胶的单次散射反照率、复折射指数以及体积谱分布等光学特性参数，统计分析北京地区2002~2013年气溶胶光学特性的季节性变化。研究结果如下：（1）从各光学特性参数的空间分布图可以得出气溶胶

6、和云的空间分布情况及其分布高度；结合采用SCA和CLIM方法可以较好的区分气溶胶和云以及识别沙尘气溶胶。（2）以2013年3月9~11日典型沙尘天气作为个例分析的结果表明：北京地区沙尘天气情况下，沙尘气溶胶的退偏振比在0.1~0.4之间，色比通常大于0.3，且沙尘的分布高度一般在4km以下。通过采用HYSPLIT模式和NAAPS气溶胶模式模拟分析发现此次沙尘起源于南疆盆地和内蒙古中西部地区，符合我国沙尘天气传输路径中的偏西路径型。在沙尘传输过程中，沙尘天气对北京的空气质量影响显著，主要污染物从PM2.5转换为PM10。本文采用双波长迭代反演法初步反演了此次

7、沙尘暴对北京地区造成的沙尘天气情况下沙尘气溶胶的光学厚度，分别为0.534和0.621。（3）2001年~2013年的北京沙尘天气分析结果：北京沙尘天气期间受沙尘粒子的影响，气溶胶光学厚度值较大，随波长的增大而减小，在波长440nm处最大，平均值约为1.2；气溶胶Angstrom波长指数97.62%均聚集在0.7以下，说明北京沙尘天气期间粒子较大；沙尘天气期间单次散射反照率随波长增加而增加，平均值约为0.93；复折射指数实部在波长675nm处最大，平均约为1.55，虚部在440nm处最大，平均值达到0.006；总的不对称因子平均值约为0.72；北京地区沙尘

8、天气期间气溶胶粒子I谱型成双峰分布，且以粗模态粒子为主，其峰值随光