1 中山大学大气科学学院，广东 珠海 519000
2 中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州 221018
3 中国矿业大学碳中和研究院，江苏 徐州 221018
针对结合星地观测与模型定量模拟消光性气溶胶光学特性及黑碳质量空间分布这一热点问题，利用TROPOMI卫星紫外波段观测数据与AERONET地基观测数据，基于“核-壳”假设下的米散射模型提出了一种准确量化黑碳气溶胶质量空间分布的模拟方法，并对北京、香港、首尔三个站点的模拟结果进行分析与验证。多源数据约束后米散射模型模拟得到的结果显示：北京的吸收系数在0.04~0.13之间，香港的吸收系数整体小于0.08，首尔的吸收系数介于0.02~0.06之间。计算得到的黑碳气溶胶柱内质量空间分布结果显示：北京站黑碳气溶胶柱内质量在200~600 kg/grid之间，香港站黑碳气溶胶柱内质量在180~650 kg/grid之间，首尔站黑碳气溶胶柱内质量在300 kg/grid以下。结合卡尔曼滤波排放清单与一阶箱模型对黑碳气溶胶柱内质量结果进行间接验证，计算得到的黑碳气溶胶生命周期为1~4 d不等，符合其在大气中的真实状态，说明结果具有一定可靠性。通过对比加入TROPOMI紫外波段卫星观测数据前后对模型进行约束得到的粒径分布及吸收系数结果的差异发现：加入紫外波段观测数据对模拟结果具有一定增强作用。所提方法模拟结果良好，方案具有一定应用潜力。
TROPOMI卫星数据 AERONET 黑碳气溶胶 米散射模型
1 南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
2 广东省突发事件预警信息发布中心, 广东 广州 510080
黑碳 (BC) 和棕碳 (BrC) 是大气中重要的吸光物质。近年来, 大气棕碳光吸收贡献已成为国内外研究热点之一。2014 年青奥会期间在位于南京江心洲的南京市气象局, 利用三波长光声黑碳光度仪 (PASS-3), 热熔蚀器 (TD), 气溶胶质量分析仪 (APM), 扫描电迁移率粒径谱仪 (SMPS) 和空气动力学粒径谱仪 (APS) 进行了大气实时观测。基于 Mie 模型和 AAE方法, 计算得出 BrC 在 405 nm 和 532 nm 处的平均光吸收系数分别为 (8.5±4.5) Mm－1 和 (3.2±2.1) Mm－1, 相应的平均光吸收贡献分别为 (22.7±12.0)% 和 (13.6±9.2)%, 说明 BrC 的光吸收能力具有波长依赖性。进而对核-壳和外混两种模型中 αBC 随复折射指数变化做了敏感性分析。在这两种模型中, αBC 均对 BC 核复折射指数虚部最为敏感, 其次是 BC 核复折射指数的实部; 不同的是, 在外混模型中非吸光物质复折射指数实部的改变不会影响 αBC。
棕碳 黑碳气溶胶 光吸收 吸收Angstrom指数 敏感性 brown carbon black carbon aerosol light absorption absorption Angstrom exponent sensitivity 大气与环境光学学报
2021, 16(6): 504
1 宝鸡文理学院地理与环境学院, 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室, 陕西 宝鸡 721013
2 中国科学院地球环境研究所, 中国科学院气溶胶化学物理重点实验室, 陕西 西安 710061
3 西安市环境监测站, 陕西 西安 710114
4 宝鸡市环境监测中心站, 陕西 宝鸡 721006
5 宝鸡海蓝工程咨询有限公司, 陕西 宝鸡 721000
利用 AE-31 型黑碳仪于 2019年 2 月 4-26 日对宝鸡市的黑碳 (BC) 气溶胶进行了在线连续监测, 并结合 PM2.5 质量浓度、风速风向等数据, 采用聚类分析研究了该地区污染期间 BC 质量浓度的变化及来源。结果表明, 观测期间 BC 平均质量浓度为 2.8 μg·m－3, 范围为 0.4～8.0 μg·m－3; PM2.5 平均质量浓度为 119.9 μg·m－3, 范围为 17.3～221.9 μg·m－3; 重度污染期间 BC 和 PM2.5 平均质量浓度分别为 3.4 μg·m－3 和 176.4 μg·m－3。空气质量为“良”, BC 质量浓度日变化有明显峰值; 空气质量为“ 轻度污染”时, BC 质量浓度日变化呈“双峰双谷”型; 当空气质量为“中度和重度污染”时, BC 质量浓度呈现白天低夜间高的变化趋势。研究结果还发现东南和东北风向对 BC 影响较大。在静风和非静风条件下, 当空气质量为“良、轻度、中度和重度污染”时, BC 质量浓度分别为 1.9 μg·m－3 和 1.5 μg·m－3、2.4 μg·m－3 和 2.2 μg·m－3、3.5 μg·m－3 和 3.0 μg·m－3、3.7 μg·m－3 和 3.3 μg·m－3, 表明污染越重 BC 浓度越大, 静风条件下, 污染物易累积。进一步的后向轨迹聚类分析表明, 来自宝鸡东部的气团以及秦岭的阻挡效应对宝鸡 BC 的浓度影响较大。
黑碳气溶胶 宝鸡 重污染 聚类分析 black carbon aerosol Baoji heavy pollution cluster analysis 大气与环境光学学报
2021, 16(4): 331
1 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院, 江苏 南京 210044
为了研究黑碳气溶胶对星地量子通信性能及传输质量的影响,根据黑碳气溶胶的复折射率及米氏散射理论得到其消光效率因子,分析了黑碳气溶胶粒子数浓度对量子通信链路衰减、信道容量、信道生存函数以及信道误码率的影响,并进行了仿真实验。结果表明,当传输距离为2 km,黑碳气溶胶粒子数浓度由1.2×10 7 m -3增加至3.6×10 7 m -3时,链路衰减由0.5079 dB增加至1.524 dB,误码率由0.006增加至0.0101,幅值阻尼信道与退极化信道的信道容量、信道生存函数也呈现出不同程度的衰减,而幅值阻尼信道的衰减更加明显。因此,黑碳气溶胶对星地量子链路通信的性能有显著影响。为了保证量子通信顺利进行并提高传输系统的可靠性,应适当调整相关策略及参数,减小黑碳气溶胶对量子通信链路的影响。
量子光学 量子通信 黑碳气溶胶 链路衰减 信道容量 信道生存函数 信道误码率 光学学报
2021, 41(11): 1127001
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥230031
2008年7[EQUATION]8月在北京市奥体中心的遥感所站点连续实时监测碳黑气溶胶(BC),研究其在北京奥运期间的 变化特征和来源。奥运会前BC平均质量浓度约为4.58 [EQUATION]g/m[EQUATION],而奥运会期间其平均浓 度约为 3.07 [EQUATION]g/m[EQUATION],下降比约为33.0% ,这说明减排措施有效降低了BC的排放总量。同 步监测的可吸入颗粒物(PM[EQUATION])与BC一致性较好,相关系数为0.86, BC约占PM[EQUATION]的1.9% 。比对2007年同期BC浓度 数据,也证实了北京地区在实行各项减排措施后,BC的污染情况有较大好转。
碳黑气溶胶 奥运会 遥感所站点 可吸入颗粒物 变化特征 black carbon aerosol Olympic Games IRSA site inhalable particles concentration characters
