分析了灰霾污染天气条件下气溶胶的物理光学特性,研究了PM2.5污染物粒子的主要成分,包含硫酸铵、硫酸、硝酸铵和碳质气溶胶等粒子。运用Mie散射理论 对此类灰霾粒子的光散射特性进行了研究,分析计算了上述几种粒子组分的散射、吸收、消光效率因子以及散射相函数。结果表明硫酸铵、硫酸和硝酸铵 粒子主要以散射作用为主,吸收效应很弱几乎为零,且散射效率因子随尺度参数振荡衰减最终趋于常数2,而碳质气溶胶粒子则表现出较强的吸收效应。 最后对比不同半径不同粒子的散射相函数,结果表明粒子相函数对粒子大小和复折射率较为敏感,且前后向散射具有一定的对称性。 该研究结果可用于大气污染光学遥感监测。

利用CSAT3三维超声风速仪与WXT520多功能气象传感器组成近地层光学湍流自动观测系统,使用太阳能电池供电和无线传输实现无人值守,可同 时测量常规气象参数和大气折射率结构常数C2n。系统包含一个控制中心和三个测量子站,可同时对三个测量点进行观测。通过对超声虚温进行湿 度修正后得到真实温度,采用单点温度脉动法计算大气折射率结构常数C2n,计算结果与温度脉动仪实测C2n吻合较好。本系统可适应复杂恶劣的测 量环境,性能稳定可靠,且测量子站可扩展。

针对机场夜间跑道视程难以精确测量问题,提出了一种在合适距离处架设标准光源,通过人工观测出最小可发现的灯光强度,然后迭代计算出夜间跑道 视程值的新方法。相比于现有方法,新方法的精细化程度显著提高,且较好地逼近了真值,仿真实验验证了方法的可靠性。

利用世界温室气体数据中心(WDCGG)数据资料和WMO资料,对中国大陆及周边国家和地区的主要温室气体CO2浓度等进行了初步分析。分析结果表明:总体而言, 中国大陆瓦里关全球大气本底站与中国香港、日本、俄罗斯、韩国等周边国家和地区CO2浓度水平相近,变化趋势一致;中国香港和韩国CO2的浓度较高,日本、 俄罗斯和中国瓦里关的浓度较低。多年观测数据的研究分析显示,北半球CO2平均浓度呈现逐年升高态势,且CO2平均年变化幅度与观测站所处海拔高 度成反比。中国瓦里关全球大气本底站与美国Mauna Loa、Barrow、Trinidad Head全球大气本底站CO2浓度水平和变化趋势较为一致,年际变化幅度略高 于Mauna Loa站,低于Barrow站。中国上甸子区域大气本底站CO2浓度变化比瓦里关及美国Mauna Loa、Barrow、Trinidad Head站剧烈,显示出上甸子站受区域排放影响较强的特性。

激光拉曼光谱技术具有原位、实时、多物质同时探测的优点,在实验室内已经得到了广泛研究,并逐渐应用于深海海底等极端环境下的原位探测。 由于CCD等光谱探测器可能受到宇宙射线的干扰,会在拉曼谱图上形成位置随机的spike,对拉曼光谱分析造成干扰。将最近邻比较和中值滤波相结 合的方法应用于海水实测拉曼光谱spike的检测剔除,首先将原始拉曼光谱分为拉曼峰区域和非拉曼峰区域,对拉曼峰区域使用最近邻比较法 处理,对非拉曼峰区域使用中值滤波方法,结果显示该方法能将非拉曼峰区域和拉曼峰区域的spike完全剔除,没有出现误检和漏检,且不会 对拉曼特征峰强度产生影响,有助于提高拉曼光谱定性定量分析的精确性和稳定性。

利用卫星遥感的MODIS和MISR数据,对比分析了2014年亚太经合组织(APEC)会议期间(11月3日～12日)及其前后一个月的气溶胶时空分布特征。分析发现APEC会议期 间的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth, AOD)相比APEC会议前期,在京津冀地区有明显减小, MODIS(MISR)数据显示在京津冀地区AOD减小了38.7%(36.4%),在北京地 区减小更多,减小了64.6%(39.9%)。Angstrm指数在京津冀地区的廊坊、保定、衡水等大部分城市, APEC会议期间的Angstrm指数相对前期较小,说 明其在APEC会议期间气溶胶粒子的有效半径相对较大。APEC会议期间的细模态气溶胶光学厚度相比APEC会议前期也有所减小,且在北京地区细模态气溶胶光 学厚度的下降幅度要大于粗模态气溶胶的下降幅度。

氯溴双卤代烷烃在太阳紫外光辐射下解离生成游离态的氯和溴自由基,它们是破坏臭氧的主要元凶之一。利用B3LYP/6-311++G(d,p)方法对氯溴 双卤代烷烃分子CnH2nBrCl(n=1～16)进行分子构型优化以及红外光谱的计算。根据数据进行分析比较,得到了氯溴双卤代烷烃C-Br键和C-Cl键 的键长、键角等构型参数随烷基支链长度增加(n为1～16)的变化趋势图。研究讨论了氯溴双卤代烷烃的红外 光谱相关振动随烷基支链长度增加的重要变化规律。

基于两棱镜组合的光学特点提出了一种改进的光振荡装置。该装置由四个直角棱镜组成,通过调节棱镜间的相对距离和位置,可以改变基 线长度和振荡次数,使光线在光振荡装置中实现立体分布,达到增加光程的目的。通过测量输出光强度,得到大气消光系数和能见度; 对实际应用中激光器发散角所引起的光传输过程中光斑直径随光程增加而增大的情况进行了数值模拟,并分析了不同能见度对 应消光系数及不同光程的光强衰减比,为探测器的选取提供参考。

天空背景辐射是指大气粒子对太阳光的吸收和散射形成的大气层内散射光亮度的空间分布,在科学研究及工程应用方面发挥重要作用。简要介绍了几种 地基天空背景辐射测量仪器,并从大气气溶胶粒子光学特性反演,大气柱中水汽、臭氧、NO2等气体含量反演,及云的分布判别几个方面阐述了地基天空背 景光谱辐射分布在大气光学方面的应用,为后续的研究提供参考。最后,提出几点根据全天空背景光谱辐射进行环境感知及天气识别等方面的研究目标。

室内甲醛气体浓度低,降解难度大。介绍了纳米二氧化钛(TiO2)光催化氧化降解室内甲醛气体的原理,详细探讨了提高光催化降解甲醛效果的方法,包括: TiO2催化剂改性;选用吸附性强的催化剂载体;提高光利用率;超声辅助催化和等离子体耦合。并对TiO2在可见光下催化降解室内甲醛的研究方向进行了进一步的展望。