1 芜湖职业技术学院, 安徽 芜湖 241006
2 芜湖市生态环境局, 安徽 芜湖 241006
3 南通大学地理科学学院, 江苏 南通 226007
2020 年春节期间 (1 月 24 日-2 月 8 日), 受新冠肺炎疫情影响, 芜湖市居民活动水平降到最低, 但芜湖市却出现了三次不同程度的空气污染过程, 为探索芜湖市大气污染成因提供了契机。利用地面气象要素监测数据、激光雷达监测数据以及 HYSPLIT 后向轨迹模型分析了这三次污染过程的污染特征和成因。结果表明: 1 月 27 日 08:00-28 日 18:00 第一次污染过程, 是在本地基础排放量不变的情况下, 高湿静稳的大气环境诱发的 10 小时短暂性污染过程; 1 月 29 日 17:00-2 月 1 日 13:00 第二次污染过程, 是在重点企业排放量增加、大气扩散条件较不利的情况下, 受源自河北、河南、山东等地的污染气团远距离长时间的污染输送, 加剧污染程度, 最终形成 1 月 30-31 日 2 天的轻度污染; 2 月 2 日 19:00-4 日 07:00 第三次污染过程, 则是在不利的扩散条件下, 受源自江苏、浙江一带污染气团短时间输入性影响, 形成 2 月 3 日 1 天的轻度污染; 与 2019 年春节期间相比, 2020 年空气质量改善明显, 中度及以上污染天数减少了 100%, 轻度污染以上的污染时长减少 48 小时。 可见, 本地源减排是改善芜湖环境空气质量的根本, 区域性联防联控是应对污染天气的有效手段。
大气污染过程 芜湖 后向轨迹模型 气溶胶激光雷达 air pollution event Wuhu back trajectory model aerosol lidar 大气与环境光学学报
2021, 16(2): 127
安徽新华学院信息工程学院, 安徽 合肥 230088
大气PM2.5浓度是一种具有较强时序特征的数据, 故目前关于PM2.5浓度的预测多选择RNN、LSTM等序列模型进行。但由于RNN、LSTM等模型对不同时刻输入的数据都采用相同的权重进行计算, 不符合类脑设计, 造成PM2.5浓度预报准确率较低。针对以上问题, 提出一种基于Adam注意力机制的PM2.5预测方法(AT-RNN和AT-LSTM), 该方法首先通过Adam算法寻找RNN或LSTM的最优参数并在Encoder阶段引入注意力机制, 将注意力权重分配给具有时间序列特征的输入, 再进行Decoder解析和预测。通过实验, 对比了BP、RNN、LSTM和AT-RNN、AT-LSTM预测合肥市PM2.5浓度的效果。结果表明, 基于Adam 注意力模型的预测方法准确率优于其它方法, 证明该方法在污染物预测中的有效性。
神经网络 Adam注意力模型 PM2.5 PM2.5 neural networks Adam attention model 大气与环境光学学报
2021, 16(2): 117
淮北师范大学物理与电子信息学院, 安徽 淮北 235000
基于多轴差分吸收光谱技术 (MAX-DOAS) 反演 NO2 柱浓度的方法, 构建了相应的地基 MAX-DOAS 系统, 开展了 NO2 柱浓度变化特征的观测。反演中选取天顶方向的光谱作为参考光谱, 通过非线性最小二乘法反演出 NO2 斜柱浓度 (SCD), 结合不同观测方向的斜柱浓度得到 NO2 差分斜柱浓度 (dSCD), 再利用几何近似法得到大气质量因子 (AMF), 最终获取 NO2 垂直柱浓度 (VCD)。于 2019 年 6 月至 2020 年 5 月在淮北地区开展了为期一年的外场实验, 研究结果表明淮北地区 NO2 VCD的月均值在观测期间内呈现倒“U”型变化, 在 12 月份达到最高值 2.13×1016 molecules·cm-2, 在 8 月份达到最低值 5.23×1015 molecules·cm-2。将 MAX-DOAS 观测结果的日均值与 OMI 卫星 (云系数分别为 0
多轴差分吸收光谱技术 NO2 垂直柱浓度 对比分析 multi-axis differential optical absorption spectro OMI OMI NO2 vertical column density contrastive analysis 大气与环境光学学报
2021, 16(2): 107
1 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200335
2 复旦大学环境科学与工程系, 上海 200433
3 珠海复旦创新研究院, 广东 珠海 519000
利用长程差分光学吸收光谱技术对黄浦江下游典型航道区域船舶排放的空气污染物进行高时间分辨率监测。研究表明 SO2 浓度受船舶尾气烟羽影响显著, 浓度瞬时可增高 2～4 倍不等, 峰值超过 10×10-9 (体积混合比); 而由于来源情况更为复杂, NO2 浓度的变化较为平缓, 且由于受到周围机动车排放影响, 日变化呈现出明显的双峰特征。受船流量影响, SO2 浓度在日间相对较高。人为活动影响分析表明, NO2 浓度在春节假期相较于前后时段下降 30%以上, 而在新冠疫情重大突发公共卫生事件一级响应启动后下降达 50%。 值得注意的是, 由于船舶活动规律的差异性, SO2 浓度的假期效应以及对疫情响应措施的反应并不明显, 但 SO2 浓度的典型排放高值呈现逐年下降的趋势。
船舶 大气污染 ship air pollution DOAS DOAS SO2 SO2 NO2 NO2
1 江西财经大学统计学院, 江西 南昌 330013
2 吉首大学数学与统计学院, 湖南 吉首 416000
3 吉首大学旅游与管理工程学院, 湖南 张家界 427000
4 吉首大学生物资源与环境科学学院, 湖南 吉首 416000
针对呼吸道系统疾病与大气 PM2.5、SO2 浓度序列的相关性特征, 应用多重分形消除趋势波动分析法 (MF-DCCA), 对张家界市永定区呼吸道系统疾病患病人数与大气 PM2.5、SO2 浓度序列进行了研究。结果发现该地区呼吸道系统疾病患病人数与大气 PM2.5、SO2 浓度的相关性具有长期持续特征和多重分形特征。随后对它们相关性多重分形特征的动力来源进行了分析, 通过随机重排和相位随机处理, 结果表明在不同时间尺度上的长期持续性影响是其主要动力来源。进一步研究发现该地区呼吸道系统疾病与大气 PM2.5、SO2 浓度序列的相关性在四个季节均具有长期持续性的多重分形特征, 且夏季多重分形特征相对强于其他季节。
多重分形 呼吸道系统疾病 大气污染物 PM2.5 PM2.5 SO2 SO2 multifractal respiratory diseases atmospheric pollutant
1 河南工业大学信息科学与工程学院, 河南 郑州 450001
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
针对北京地区 2018 年 3 月 29 日-4 月 10 日的一次完整重污染过程, 利用空气质量监测数据及 AERONET 北京站观测数据开展其污染特征及光学特性分析, 并结合 HYSPLIT 气流后向轨迹模式, 对此次重污染期间大气颗粒物时空传输特征进行了综合研究。结果表明: 北京地区此次重污染过程以弱吸收性细模态气溶胶为主; 重污染期间 PM2.5 浓度和气溶胶光学特性受天气影响非常明显; AEORNET 得到的气溶胶光学特性结果与地面空气监测站监测数据吻合良好, 表明 AERONET 能在重污染过程气溶胶光学特性研究中发挥重要作用。
大气污染 气溶胶 光学特性 污染特征 air pollution aerosol optical characteristics pollution characteristics
建立了激光微多普勒效应探测系统，开展了利用激光微多普勒效应探测运动目标微小振动的实验研究。特征提取的结果表明：时－频分析方法适合于时变微多普勒信号的分析，能够有效地提取出运动目标的振动特征。
激光 微多普勒效应 时－频分析 振动特征 laser micro-Doppler effect time-frequency analysis vibration signature 大气与环境光学学报
2008, 3(3): 0199
合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
波长调制光谱是一种高灵敏光谱检测技术，针对典型应用条件的精确信号分析模型可以为光谱检测系统的设计和优化提供依据。在Fourier分析的基础上给出了可调谐半导体激光波长调制光谱技术的理论描述。分析了可调谐半导体激光正弦频率调制情况下WMS各次谐波信号特征，研究了激光幅度调制对谐波信号的影响，以及由系统光学表面标准具效应引入的背景噪声与量化描述。分析方法不受调制幅度的限制，适合于不同条件下波长调制光谱分析和背景信号的定量分析。
波长调制光谱 可调谐半导体激光 谐波 信号分析 wavelength modulation spectroscopy tunable diode laser harmonic signal signal analysis 大气与环境光学学报
2008, 3(3): 0193
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
从理论上分析气溶胶后向散射系数和质量浓度之间的关系，利用米散射激光雷达和颗粒物质量监测器振荡天平(tapered element oscillating microbalance，TEOM)分别测量了合肥市郊近地面大气气溶胶的后向散射系数和PM10的质量浓度。在分析其相关性的基础上，利用非线性最小二乘法拟合的方法建立了利用后向散射系数获取颗粒物质量浓度的经验公式，并对利用公式反演的结果进行了实验验证。同时还分析了合肥市郊春季气溶胶的日变化特征，以期对合肥市大气污染总量控制方案及对策提供科学依据。
激光雷达 气溶胶 质量浓度 后向散射系数 lidar aerosol mass concentration backscattering coefficient PM10 PM10 大气与环境光学学报
2008, 3(3): 0187
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
为了实现高压变电站室内SF6气体浓度的精确实时检测，对红外激光吸收方法用于SF6检测进行了研究和分析。根据SF6气体在红外波段(10．55μm)的强吸收特性，研究了在该波段下SF6吸收特性和其浓度之间的关系，并得出了二者之间的关系曲线。该方法为高压变电站室内SF6气体的定量检测提供了理论基础。
高压变电站 红外激光 定量检测 gas-insulated switchgear(GIS) SF6 SF6 infrared laser quantification detection 大气与环境光学学报
2008, 3(2): 0139
