高层卷云对天气和气候有着重要的影响,其消光后向散射比是它的一个重要光学特性。假设卷云上方和下方没 有气溶胶,只有大气分子,由激光雷达信号就可反演出卷云的透过率和光学厚度,进而算出卷云的消光后向散射比。 对美国汉普顿大学的532 nm通道激光雷达测量的卷云数据进行了分析,数据采集期间从2007年1月至10月,共选取 了光学厚度在0.081.5之间的798组卷云数据。计算结果表明:卷云高度主要分布在7 13.5 km之间;卷 云消光后向散射比平均值为21.4 sr,月季特征并不很明显,概率分布呈现出正态分布特征;光学厚度的概率分 布函数说明大部分为薄卷云。

在CH4吸收光谱参数运用于对地球大气以及外星球的遥感探测和模拟上,CH4光谱参数的准确性十 分重要,尤其是在低温情况下的光谱参数。HITRAN数据库中CH4给出的低温情况下的参数并不完整,同时 存在较大的误差。为了对1.65 μm的CH4低温吸收光谱进行测量, 采用窄线宽的二极管激光器作为 光源,结合自主设计的低温装置,测量了CH4的低温吸收光谱特性,同时给出6039.70 cm-1处CH4的低温吸 收光谱作为典型给以阐述,并对吸收谱线自展宽系数的温度依赖系数的测定方法进行了讨论。

亚运期间利用多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)对广州市的大气污染物进行了实时监测,分别对重要大 气常规污染物NO2和SO2的日变化特征进行了探讨和分析,并通过结合气象条件和周围的重要污 染源综合监测结果分析研究了广州市周围的区域污染输送,结果发现位于市东南部的工业区对于市区的 污染存在较大的影响,其中以SO2尤为明显。分析NO2廓线结果表明,污染物主要位于1 km以下,高污染 层主要位于0.5 km以下。

2010年广州亚运会及残运会期间利用大气细粒子谱分析仪对广州城区和 周边地区进行了大气细粒子谱的连续在线监测。研究了测量获得的粒子数浓度谱,分析了粒子数浓度的日变化特 征,并对各个模态的粒子数浓度变化分别进行了研究。结果表明大气中气溶胶粒子主要集中在较小粒径。核模态 粒子的数浓度主要受交通排放和气相成核影响,其中大学城站点呈单峰值分布,鹤山站点呈三峰值分布。爱根 核模态粒子的数浓度受人类活动和核模态粒子涨大成爱根核模态粒子的影响,大学城站点呈三峰值分布,鹤山 站点呈两峰值分布。积聚模态粒子和粗粒子模态粒子的数浓度的显著特点是白天低晚上高。鹤山监测站的粗 粒子模态粒子的数浓度谱线受海盐溅沫的影响,在夜间有一峰值。最后分析了降雨对大气细粒子的清除作用。

结合PARAFAC模型研究了污水处理厂进出水的三维荧光光谱特征。结果表明城市生活污水具有4个荧光区域,其中 进水的1区和2区荧光中心较为明显,3区和4区荧光中心不明显；出水的四个荧光区都较为明显。运用平行因子法 分析得出进水和出水DOM均含有3种主要的荧光组分,分别是类色氨酸、类酪氨酸和类腐殖质。3种荧光组分的得 分值可以作为城市生活污水的另一荧光特征,根据得分值可以判断出进水中最不稳定的是类色氨酸和类酪氨酸,类腐 殖酸则相对较为稳定。

中国大气汞污染严重,是全球范围大气汞污染最为严重的区域之一。汞主要以单质形式长时间存在于大气中,并可进行长 距离传输。对差分吸收光谱技术(DOAS)应用于大气汞测量的可行性进行了研究。首先,通过测量不同长度的饱 和汞蒸气样品池对光谱的吸收,了解汞共振线的吸收情况;并分析了汞样气对高分辨率光谱仪的响应;最后,利用现 有仪器对大气汞吸收进行了测量,确定了主要干扰气体及大气汞测量对仪器光谱分辨率的要求,为进一步的大气汞 测量及燃煤烟气中高浓度汞测量提供了先期技术支持。

目前天顶方向的车载单光路差分吸收光谱(DOAS)系统在解析污染气体柱浓度时,都是以测量得到的斜柱浓度近似代 表垂直柱浓度,这在计算通量时会造成一定的误差。结合多轴DOAS思想,研究了车载多光路DOAS技 术,即在汽车移动平台上设置了两个不同仰角(90, 30)的望远镜分别接收天顶散射光,利用DOAS方法 解析两个方向的斜柱浓度,并结合大气辐射传输模型计算大气质量因子最终获得垂直柱浓度。相比于目前的天顶 方向车载单光路系统,车载多光路DOAS系统具有高灵敏度、低不确定性等优点。利用此系统在淮南某电厂进行 了测试实验,得到了电厂区域排放的NO2准确垂直柱浓度分布信息,并与天顶方向的斜柱浓度分布比较,两者 在浓度趋势上具有较好的一致性。

应用大口径闪烁仪可以自动获取玉米农田的显热通量,结合太阳辐射监测系统测量的净辐射,可以方便地获取 潜热通量和土壤热通量。实验表明,在玉米农田的冠层上的常通量层用大口径闪烁仪测量显热通量,和涡动相 关仪的数据相关度达到0.8以上。在中午的时段,玉米农田的显热通量会下降,与作物蒸腾相关的潜热通量会 达到一天的峰值。大口径闪烁仪在精度和区域代表性上表现出的优势,是农业气象上获取数据资料很好的一个选择。

酒精是相对复杂的分子,在常压下为宽带吸收,其OH基团的泛频吸收区位于近红外70007300 cm-1处。 利用可调谐二极管激光光谱学(TDLAS)方法测量了含有少量水汽的酒精蒸汽在7180 cm-1附近的吸收谱线,通过 多项式拟合消除水汽吸收谱线干扰,获得了酒精蒸汽的特征吸收光谱,其半高半宽为1.3 cm-1; 并对不同浓度酒精蒸汽吸收谱线线型做了研究,证明其线型与酒精分压不相关,为发展基于TDLAS酒驾遥测技术奠定了基础。

采用2011年1月在合肥地区复杂下垫面上使用超声风速计测得的风速三分量和温度分湍流实验观测数据,计算分析了 合肥地区冬季的不同稳定度条件下的湍流谱特征。并和其他实验进行对比,得到了湍流特征量在不同稳定度下能 量谱的曲线拟合公式以及谱峰的位置变化情况,温度谱尾部上翘的现象。另外,比对了超声风速计和温度脉动仪 (即单点和双点温度测量法)测得的C2n,发现二者符合较好。

介绍了水浊度常用的测量方法-散射法、透射法及比值法的原理,在此基础上结合脉冲宽度调制(PWM)解调技术,提出了 采用调制光强测量浊度的方法,并详细介绍了实验系统的组成和调制解调实现电路。采用该实验系统对福尔马肼标 准液进行测量,列出了测量数据,并绘出三种方法所测浊度的拟合曲线。对实验结果的分析和比较表明使用PWM调制 结合比值法能最有效地排除背景光的干扰,在保证精度的前提下提高水浊度的测量范围。

荧光寿命作为荧光信号的本征参量,其精确测量对于荧光检测和分析技术具有非常重要的意义。根据荧光 信号的特点和荧光寿命的定义,介绍了荧光寿命锁相检测技术的原理,设计了基于锁相环电路的荧光寿命检测 系统,并将该系统用于荧光法溶解氧测量,实验结果表明,荧光寿命的测量值与实际值相对误差小于1.5%,系统响应 时间小于60 s,可实现荧光寿命的高精度实时监测。

云高测量有多种方法,采用激光技术实时观测云高是发展的方向,国内外也已经有了激光云高仪(计)的样机或初级产品。 从实用要求上看,激光云高仪需在野外环境全天候自动连续运行,而目前的产品在环境适应、工作稳定、自动化程 度、数据的可靠性以及体积、能耗、成本等诸多问题还需要努力优化和改进。对其中的核心技术单元-激光云高仪 控制器进行了全新的技术开发,使上述问题得到了综合性改进。介绍了激光云高仪控制器的总体结构和初步技 术参数,并简述了其数据采集与处理,数据显示与存储,自控过程和软件部分。