首页 > 论文 > 光谱学与光谱分析 > 36卷 > 9期(pp:2725-2731)

MAX-DOAS仪器观测大气Ring效应及对气溶胶参数的敏感性研究

Sensitivity Study of Aerosol Properties from Observation of Atmospheric Ring Effect

  • 摘要
  • 论文信息
  • 参考文献
  • 被引情况
  • PDF全文
分享:

摘要

Ring效应是指大气中O2和N2分子对太阳光的转动拉曼散射致使太阳夫琅禾费结构变浅(被填充)的现象。 大气气溶胶能够改变光子在大气中的光程和大气散射性质, 进而影响到光子发生转动拉曼散射的几率(RSP), 最终影响填充效应。 通过观测RSP在不同气溶胶状态下的变化, 可以反演得到气溶胶参量信息。 采用地基多轴差分吸收光谱(multi-axis differential optical absorption spectroscopy, MAX-DOAS)方法在晴朗无云天气下对Ring效应进行了观测, 并把测量值和模型值进行了对比, 两者一致性较好; 选取大气辐射传输模型McArtim研究了在不同大气条件下Ring效应对气溶胶参数等的灵敏度, 结果表明在大多数测量情况下, 气溶胶光学厚度和边界层高度对RSP影响较大, 在90°仰角时, AOD从0.1增加到1, RSP减少了24.6%, 边界层高度从1 km增加到3 km, RSP增加了4.4%。 研究表明, Ring效应对气溶胶光学厚度和边界层高度较为敏感, 这为反演气溶胶的垂直分布提供了一种新方法。

Abstract

Ring effect is defined as the phenomenon that the depth of solar Fraunhofer lines in scattered light is less than those observed in direct sunlight. The aerosol could change the light path and the scattering properties in the atmospheric, and influence Raman Scattering Possibility of the photons, and finally affect the filling-up effect. Aerosol parameters (aerosol optical depth, boundary layer height, single scattering albedo, asymmetric factor) could be obtained by observation of the Ring effect in different aerosol condition. The Ring effect is measured by ground-based MAX-DOAS instrument under clear days and the measurement results is compared with McAritim results. The comparison has a good agreement. Radiation transfer model McArtim is used to study the sensitivity of the Ring effect to the aerosol parameters. The study shows that in most conditions, aerosol optical depth (AOD) and boundary layer (bh) height has a great influence to RSP, and in 90 degree elevation angle, RSP has a decrease of 24.6% when AOD varies from 0.1 to 1, and a decrease of 4.4% when bh varies from 1km to 3 km. The study shows RSP is more sensitive to AOD and boundary layer height, which may provide a new method for aerosol profile.

Newport宣传-MKS新实验室计划
补充资料

中图分类号:X122

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2016)09-2725-07

基金项目:国家自然科学基金项目(41275038, 61275151), 环保公益性项目(201409006), 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2014AA06A511, 2014AA06A508), 安徽省自然科学基金项目(1308085QF124)资助

收稿日期:2015-03-02

修改稿日期:2015-07-18

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

牟福生:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031淮北师范大学物理与电子信息学院, 安徽 淮北 235000
谢品华:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230031
李 昂:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
王 杨:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
吴丰成:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
徐 晋:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
张 杰:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
陈 浩:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
孙友文:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031

联系人作者:牟福生(fsmou@aiofm.ac.cn)

备注:牟福生, 1987年生, 中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生

【1】Brinkmann R T, et al. Astrophys. J., 1968, 154: 1087.

【2】Solomon S, Schmeltekopf A L, Sanders R W. Journal of Geophysical Research, 1987, 92: 8311.

【3】Sioris C, Evans W F J. Appl. Opt., 1999, 38: 2706.

【4】Vountas M, Rozanov V V, Burrows J P. Journal of Quantitative Spect., 1998, 60(6): 943.

【5】Honninger G, von Friedeburg C, Platt U. Atmos. Chem. Phys., 2004, 4: 231.

【6】Platt U. Phys. Chem. Chem. Phys., 1999, 1: 5409.

【7】Solomon S, Schmeltekopf A L, et al. J. Geophys. Res., 1987, 92: 8311.

【8】Park H, Heath D F, et al. Meteorological Optics, 1986, 3: 70.

【9】Joiner J, Bhartia P. K. Appl. Optics, 1995, 34: 4513.

【10】de Beek R, Vountas M, et al. Geophys. Res. Lett., 2001, 28: 721.

【11】Deutschmann T. Atmospheric Radiative Transfer Modelling Using Monte Carlo Methods, Diploma Thesis, University of Heidelberg, 2008.

【12】Wagner T, Burrows J P, et al. Atmos. Chem. Phys., 2007, 7: 1809.

【13】Wagner T, Deutschmann T, Platt U. Atmos. Meas. Tech., 2009, 2: 495.

【14】HAN Dong, CHEN Liang-fu, TAO Jin-hua, et al(韩 冬, 陈良富, 陶金花, 等). Sci. China Earth Sci.(中国科学: 地球科学), 2011, 41(10): 1407.

【15】PEI Xian, LI Ang, XIE Pin-hua, et al(裴 显, 李 昂, 谢品华, 等). Journal of Atmospheric and Environmental Optics(大气与环境光学学报), 2013, 8(5): 1.

【16】de Beek R, Vountas M, Rozanov V, et al. Geophys. Res. Lett., 2001, 28: 721.

【17】Wagner T, Dix B, v Friedeburg C, et al. J. Geophys. Res., 2004, 109: 22205.

【18】Wang Yang, Li Ang, Xie Pinhua, et al. Chin. Phys. B, 2012, 21: 114211.

【19】WANG Yang, LI Ang, XIE Pin-hua, et al(王 杨, 李 昂, 谢品华, 等). Acta Phys. Sin.(物理学报), 2013, 62(18): 180705.

引用该论文

MU Fu-sheng,XIE Pin-hua,LI Ang,WANG Yang,WU Feng-cheng,XU Jin,ZHANG Jie,CHEN Hao,SUN You-wen. Sensitivity Study of Aerosol Properties from Observation of Atmospheric Ring Effect[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2016, 36(9): 2725-2731

牟福生,谢品华,李 昂,王 杨,吴丰成,徐 晋,张 杰,陈 浩,孙友文. MAX-DOAS仪器观测大气Ring效应及对气溶胶参数的敏感性研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2016, 36(9): 2725-2731

被引情况

【1】牟福生,雒静,李素文,王家伟,施瑞瑞,韦民红. 基于多轴差分吸收光谱技术的最优估算法反演气溶胶消光廓线研究. 光子学报, 2018, 47(7): 701002--1

您的浏览器不支持PDF插件,请使用最新的(Chrome/Fire Fox等)浏览器.或者您还可以点击此处下载该论文PDF