含碘气溶胶对全球气候与环境变化有着深远的影响。已有的研究表明含碘气溶胶的形成和生长源于含碘前体物(碘及碘化物)的 氧化和后续聚合过程,含碘前体物的初步氧化会形成IO、OIO等具有高度反应活性的初级碘氧化物,进一步的氧化反应产生更 稳定的碘氧化物IxOy,再经过后续聚合反应形成碘氧粒子(iodine oxide particles, IOPs)。IOPs的形成机制决定了 含碘气溶胶的物化特性,最终决定了环境与气候效应。然而,现有的模型研究与大气观测结果之间,甚至是不同模型研究之间, 常常存在分歧,这些分歧又进而导致人们在评估含碘气溶胶对全球环境和气候变化影响效应上的不确定性。详细介绍了 近年来大气碘化学与含碘气溶胶形成机制的研究进展,并指出了亟待解决的问题和面临的挑战。

使用Version 3.01 (V3)、Version 4.0 (V4)星载激光雷达CALIOP Level 1 (L1) 廓线数据和Level 2 (L2) 的大气气溶胶和云层数据,对CALIOP 532 nm通道的 不理想瞬时响应进行分析。对不同时间、地点的数据进行晴空条件的筛选,比较不同晴空条件下的瞬时响应,再利用夜间特晴条件的数据比较不同天底角、 版本数据条件下的瞬时响应,同时也探究了地表信号强度对瞬时响应的影响。结果表明,不同晴空条件的结果不同,提取瞬时响应要选用特晴数据; 裸地地表类型(tIGBP=16)不受其他散射物的影响; V3、V4版本变化及天底角改变对瞬时响应没影响;地表后向散射信号 强度大小对瞬时响应有影响,去除了小于0.40 km-1sr-1的弱信号。

近地面臭氧污染日趋严重,对人类健康和动植物生长有显著危害。对合肥和邢台两地近地面臭氧结果进行了对比分析。2003～2004年期间合肥地区臭氧 浓度日变化呈现较明显的早、中、晚“三峰型”结构;2016年5～6月观测期间邢台臭氧日变化主要呈现早、中“双峰”型结构。合肥臭氧观测站周围 被树木环绕、水库包围,植物释放的挥发性有机物引发的光化学反应不容忽视; 陆地和水面之间形成的湖陆风下沉气流是形成早晚次峰的主要原因。 邢台属于复合型污染地区,臭氧浓度分析应综合考虑污染源、臭氧前体物成分、气象条件、地理位置等因素。合肥地区数据研究表明,强太阳辐射、 温度较高、相对湿度较低的天气有利于臭氧生成。

低空风切变极易对起降过程中的飞行器、风力发电机的结构产生破坏性影响。简要介绍了低空风切变及风切变的危害,详细介绍了相干多普勒激光 雷达的工作原理和低空风廓线反演算法,以及利用风廓线、风矢量图、风速梯度图等观测数据提取风切变的方法。分析了2015年春季北京首都机场 低空风切变个例发生的气象条件和风切变强度。实验结果表明相干多普勒测风激光雷达能有效探测分析低空风切变。

PM2.5是影响河南省空气质量的首要污染物,秋冬季节灰霾污染严重。为了解河南省PM2.5污染的特征,对河南省的17个城市,运用统计学方法和ARCGIS技术分析 其时空分布特征。结果表明:从2015年1月至12月,河南省17个城市日均质量浓度达标天数比例为57.16%,冬季整体污染严重,超标天数比例为73.68%,春季超标 天数比例为44.37%,秋季超标天数比例为34.52%,夏季超标天数比例为20.08%。在去除气象记录的空气质量重污染日之后,周末的PM2.5平均值比工作 日高 8.04%,表现出“逆周末效应”。PM2.5/PM10值在0.50～0.65之间,且PM2.5与SO2相关性较高,表明河南省受传统煤烟型污染影响较大, 粗粒子污染明显。 PM2.5与PM10、SO2、NO2均呈现显著的相关性,说明河南省的污染主要是由燃煤及机动车尾气造成。由于温度及光照变化的影响, 河南省PM2.5与O3在不同季节呈现显著差异,其在冬季和秋季的相关性分别为-0.315(p=0.05)、-0.353(p=0.05),而在夏季的相关性为0.49(p=0.01),春季为0.003。

基于非球形粒子偏振特性,设计并试制了近场偏振激光雷达。该系统包含二个激光光源和退偏组件,激光束的线偏振度为1/500,偏振和 弹性散射信号由孔径200 mm的卡塞格林望远镜接收。在一个半封闭的生物气溶胶腔里,对10种生物气溶胶,按355, 532, 1064 nm的顺次 进行线偏振测量。数据分析结果表明,退偏比表现出较强的波长依赖性; 利用欧氏相关度和马哈拉诺比斯距离,可以确定多波长线偏数据的差异,并对生物气溶胶进行分辨。

多次散射是影响激光雷达探测水体光学特征参数(包括吸收系数a,衰减系数c,漫射衰减系数Kd)的重要因素,而视场(field of view, FOV) 是造成接收回波中多次散射比重差异的关键参数。基于Mclean-Walker海洋激光雷达模型,引入接收视场参数θrcvr,分别针对船载、 机载和星载平台激光雷达进行探测回波计算,假设探测高度依次为10, 300, 7×105 m,在接收视场变化情况下分析多次散射因子对反演 水体光学特征参数的影响。结果表明,利用水体中激光散射回波反演水体光学特征参数的方法中,假定激光准直入射, θrcvr与探测高度H 是影响反演结果的直接因素,激光雷达衰减系数Klidar的物理意义随之变化,当θrcvr近似为0时Klidar 反演值为衰减系数c,随θrcvr×H增大, Klidar反演值逐渐接近于Kd。

为满足高光谱遥感图像定量化解译的需求,针对现有大气校正方法面临的大气参数不同步问题,对基于大气参数空间同步获取的 大气辐射校正技术进行了研究。首先总结了利用卫星搭载专用大气辐射校正载荷,同步提供大气校正参数与地表反射特性的方法,从根本 上解决辐射传输模型中的大气参数难以同步获取的问题。其次结合国外在轨运行的高光谱遥感卫星的调研结果,在大气校正载 荷的设计—尤其是谱段选择和优化方面对载荷系统的方案特点和技术指标进行了归纳。并选取EO-1 Hyperion高光谱遥感图像 进行了大气校正,从校正前后图像的视觉效果、光谱特性、典型地物的分类识别效果三方面分析了大气校正对高光谱遥感定量 化应用性能的提升。最后对大气辐射校正技术的发展前景进行展望。

星载激光测高地面定标系统具有布设场地大、探测器数目多、环境恶劣的特点,为了实现地面定标系统激光信号光斑质心计算和精确计 时的高效性,设计了地面定标系统软件,并详细介绍了软件各个模块的实现算法。该软件通过在计算机系统外部扩展外设,主要实现了数据 处理和计时功能,软件包含时间戳数据处理模块、激光光斑地面质心计算模块、大气折射延迟校正模块、计时模块。使用该软件对资源 三号02星场地外场实验进行数据处理,实验结果表明,该方案切实可行。