宽波段气溶胶单次散射反照率光谱测量系统及其应用研究

发布时间：2024-03-02 07:28

　　气溶胶单次散射反照率(ω0,散射与消光系数之比)是重要的光学参数,决定着气溶胶粒子散射和吸收所占的比例,其偏差直接影响气溶胶对全球气候变暖的加强或削弱作用。受原位测量方法限制及反照率光谱认知的不足,目前ω仍的误差依然较大。含碳气溶胶中的黑碳(BC)和棕碳气溶胶(BrC)之和,是全球气溶胶最大的吸收体,对气候系统的辐射平衡有重要影响,由于其来源和老化过程的复杂性,至今对其混合状态及其光学特性还存在争议。本论文发展了新型的ω光谱原位测量方法,并利用该方法,从实验室秸秆燃烧过程、北京冬季污染条件及寿县夏季高氧化条件的外场观测等三个方面,对含碳气溶胶的光学特性开展了研究。本论文的主要内容和创新点如下:1.建立了一套宽波段气溶胶单次散射反照率光谱测量系统,首次实现了365-660 nm波长范围气溶胶消光、散射、吸收及ω光谱的原位同步测量。消光和散射系数的探测极限分别好于0.83 Mm-1和0.60 Mm-1(12s采样时间),吸收系数和ω的不确定度分别好于4%和5%。实验室和实际大气测量表明,该宽波段反照率系统能准确测量气溶胶的光谱特性,为含碳气溶胶光谱研究提供了有力工具。2.实验室研究了秸秆燃...

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?ＢＣ在大气中的老化过程及内混合ＢＣ的光吸收增强效应（透镜效应）??

大气环流能间接的增强下风向地区的降水。ＳＢＡ也能通过“穹顶”效应，进一??步加剧下风向地区的空气污染［７５］。此叩［７７］等基于卫星遥感评估了中国地区传输的??秸秆燃烧烟羽气溶胶的《，发现从紫外至可见光波段，《有明显的光谱特征，并??且０随波长的增加而增加（０．８５－０．９５）。....

图１．２全球不同地区，黑碳吸收增强因子（五ｗ）报道值的对比??１１??

?的老化过程，比如与其他粒子的碰并、蒸汽在表面的凝结和化学氧化等［８６＿８８］。如??图１．１所示，随着各种老化过程的进行，外混合态的ＢＣ表面包裹硫酸盐、铵盐、??硝酸盐、有机物和水等物质［８９￣］，导致其形貌、吸湿性和混合状态急剧变化，进??而改变ＢＣ的光学特性和辐射强迫作用［....

图２．１单次散射反照率光谱仪装置示意图??１５??

２．２．１装置结构??单次散射反照率光谱仪利用腔增强吸收光谱技术测量消光系数，利用积分??球收集散射光测量散射系数。如图２．１，高精细谐振腔由截止减弱管和积分球??构成，宽带光源发射的光，经过准直后，耦合到高精细谐振腔中。耦合后的光??先通过前端的截止减弱管，再经过小孔入射到积分....

图２．２单次散射反照率光谱仪结构尺寸图??

最后耦合到光学谐振腔中。光学谐振腔由两块高反射率透镜（ＬＧＲ，直径??０．８?ｉｎ，曲率半径６?ｍ，高反区４１５－４６０?ｎｍ，反射率Ｒ＞?９９．９９?％）构成，腔镜之??间的距离？６００?ｍｍ?（图２．２）。腔镜的两端用氮气冲刷（流速１００?ｍＬｍｈＶ１），确??保腔镜不受污染....

本文编号：3916537