| 作者： | 高扬 |
| 专业： | 大气遥感科学与技术 |
| 导师： | 黄兴友;段民征 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京信息工程大学 |
| 关键词： | 气溶胶;光学特性;偏振辐射特性;大气物理;矢量辐射传输 |
| 摘要： | 大气气溶胶是影响地气系统辐射收支的主要因子和大气遥感的主要对象之一，也是气溶胶—云—辐射—气候研究中的重要环节。为研究城市环境条件下气溶胶的分布特征和时间演变规律，以及城市环境条件下不同气溶胶类型对于偏振辐射的影响，本文首先利用中科院大气物理研究所CE-318太阳光度计资料和矢量辐射传输研究了北京地区气溶胶特性及其偏振辐射特性。主要研究内容有： 1.先利用地基观测资料分析气溶胶主要光学参数如光学厚度、单次散射反照率和粒子尺度的逐月变化、季节变化、年变化特征；研究了气溶胶光学厚度同能见度、API(空气污染指数)之间的关系；以及利用计算得到的粗细粒子比，分析粗细粒子比的概率分布。结果表明，春季气溶胶光学厚度最高，之后，随着季节的变化，光学厚度逐渐降低；单次散射反照率峰值出现在夏季，低谷出现在冬季，低谷可能与北京冬季采暖导致大气中含碳气溶胶增多有关；复折射指数实部在春季达到最大，这可能与春季多沙尘天气有关，在夏季达到最小，而复折射指数的虚部在冬季达到最大。地面能见度是近地面层的大气浑浊度指标，由于气溶胶大部分集中在近地层，所以近地层的气溶胶浓度基本上支配了光学厚度的大小。 2.对PolRadtran/RT3(Polarized Radiative Transfer)、SOSVRT(VectorRadiative Transfer based on Successive Order of Scattering)和VDISORT(VectorDIScrete Ordinate Radiative Transfer)三种辐射传输模式在计算时间和计算精度两方面进行了比较，发现，三种模式在I分量的计算精度方面都比较接近，对于(Q、U、V)三个分量SOSVRT的计算精度最好，而RT3和VDISORT会随角度的变化出现明显的震荡；对于三种模式的计算时间，RT3和VDISORT模式随流数的增加，计算时间几乎呈指数增加，SOSVRT模式的计算时间随流数的增加而缓慢增长，计算效率较高。在流数给定时，RT3和VDISORT的计算时间基本上不随单层光学厚度的变化而变化，SOSVRT的计算时间随单层光学厚度的增加而呈线性增长，但是，在较小的单层光学厚度时，如晴空大气或是薄卷云，SOSVRT模式依然是计算效率最高的矢量辐射传输模式。所以，选用SOSVRT对北京地区的气溶胶偏振辐射进行模拟。 3.基于前面不同天气现象条件下的气溶胶参数统计分析，利用矢量辐射传输模式SOSVRT模拟分析了不同气溶胶参数下(与天气现象相关)的辐射强度、偏振辐射和偏振度，结果表明：不同天气现象的偏振辐射模拟值，在不同方位角的分布有很大差别，所以可以根据这些差别来进行不同气溶胶类型的反演。春节期间的偏振辐射值分布与天气现象为霾和烟尘时的粒子分布相似，这主要是受到了春节期间鞭炮燃放的影响，导致大气中的硫化物增多。高污染天气下的偏振辐射与天气现象为烟尘和沙尘时的粒子分布相似，重污染天气几乎全部出现在春季，可能原因是春季北京地区出现会沙尘暴，所以有可能会出现重污染天气。同时，对于不同天气现象下偏振辐射的模拟，也为今后建立基于矢量辐射传输模式的气溶胶反演工作打下了基础。 |