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大气科学中将悬浮在大气中的固体和液体颗粒称为大气气溶胶。绝大部分的气溶胶粒子是大气中的污染物质,不仅影响空气质量,并且直接影响人类健康。
大气气溶胶的光学厚度是表征大气浑浊度的一个重要物理量,是确定气溶胶气候效应的一个关键因子,并在一定程度上能够反映区域大气的污染程度。
本论文选择南京师范大学仙林校区北区为研究区,利用多波段自动跟踪太阳辐射计CE-318 于2007年10月至2008年12月期间进行了大气气溶胶光学特性的观测。利用观测的太阳直接辐射数据首先反演了气溶胶光学厚度(AOD)与angstr?m 参数(大气浑浊度系数β
和波长指数α),然后进行了气溶胶光学厚度的变化分析,并结合气象资料分析了气溶胶光学厚度变化的原因,另外,将反演的光学参数与其他地区气溶胶光学特性进行了对比分析,最后将气溶胶光学特性与空气污染指数(API)进行了大气污染监测分析。
通过研究得出如下结论:
1.南京仙林地区气溶胶光学厚度日内变化具有五种不同的类型;通过对午后14 点风速的研究得出,仙林地区气溶胶来源主要来自于机动车尾气排放、尧化门附近的采石场、化工厂排放的粉尘;气溶胶光学厚度日变化明显,范围从0.12-1.33。其中最大值出现在2008年5月26日,为1.3277,最小值出现在2008年11月28日,为0.1383。另外分析得出,降水对气溶胶光学厚度清除作用明显;气溶胶光学厚度月变化明显,2008年5月平均气溶胶光学厚度值最大,为1.1043±0.3059,2008年1月和10月次之,分别为0.9402±0.2915和0.6751±0.1937,最小值为2008年11月,为0.3829±0.1791;气溶胶光学厚度季节变化明显,夏季为0.4163±0.0911,秋季为0.5195±0.1102,冬季为0.6992±0.2141,春季为0.7154±0.3384。
随着季节从夏季到第二年春季的变动,气溶胶光学厚度呈递增的趋势。全年平均气溶胶光学厚度为0.5477±0.2681,与秋季相当。另外,气溶胶光学厚度与相对湿度季节变化大体成反相关关系。
2.通过对气溶胶angstr?m 参数的分析,得出550nm 气溶胶光学厚度与大气浑浊度系数之间具有很好的正相关关系,R2 达0.8181。仙林地区气溶胶波长指数在0.6-1.7 之间,粒子颗粒较小,以大陆型和城市型气溶胶为主。冬春季节近于大陆型,分别为1.2040±0.2341和1.1358±0.2670,而夏秋季节接近于城市型气溶胶,分别为0.5959±0.0809和1.3644±
0.1381。
3. 通过对气溶胶光学特性与已有研究对比分析可以看出,可能是由于各地气溶胶类型、组成以及气象条件的不同,而导致仙林地区气溶胶光学特性与各地有较大差异。
4.最后使用定量分析手段,进行了大气污染监测分析。主要是进行了气溶胶光学厚度和空气污染指数以及大气浑浊度系数和空气污染指数的相关性分析。分析得出,气溶胶光学厚度、大气浑浊度系数与空气污染指数有较高的相关性,因此可以将太阳光度计反演的气溶胶光学厚度应用于区域大气污染的研究中。