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近沙尘源区气溶胶光学特性的季节变化及其统计学描述

作　者: 刘建军
导　师: 郑有飞
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: 天空辐射计近沙尘源区气溶胶特性季节变化统计学特性
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文利用天空辐射计测定的一近沙尘源区站点(银川)2003年10月-2004年8月期间太阳直接辐射、天空散射辐射以及太阳小角度前向散射辐射资料,采用‘SKYRAD’模式,反演了该站点气溶胶光学厚度、体积谱分布、复折射指数和单次散射反照率,并分析了其季节变化以及统计学特征,同时给出了该地区气溶胶季节直接辐射强迫效率。结果表明:银川地区气溶胶具有明显的季节变化特征,春季最大、冬季最小,波长指数变化与光学厚度变化基本相反,春季最小,冬季最大,这主要与北方沙尘活动有关。气溶胶光学厚度四个季节的日变化的变化范围分别为31%,33%,24%和38%,并且春季、夏季和秋季具有相同的变化特征,冬季具有另一种变化特征;春季波长指数的季节日变化的变化范围大约在50%左右,夏季、秋季和冬季的波长指数季节日变化明显小于春季,变化范围大约在20%左右,同时夏季、秋季和冬季的变化类型与春季的变化类型明显不同。气溶胶光学厚度与波长指数的概率分布分别能够很好的满足对数正态分布和正态分布。同时,气溶胶波长指数与光学厚度的关系在春季可以用一个完整的指数函数加以描述,而在其他三个季节并没有发现任何明显的相关性。气溶胶尺度分布可以利用两个对数正态分布的和来描述,并表现出双峰型结构,一种是位于半径0.15um附近的积聚模态,另一种是半径7 um左右的粗模态,且粗模态浓度远大于积聚模态的浓度。单次散射反照率春季显著高于其它季节,并随波长的增加而显著增加,从400 nm处的0.92上升到1020 nm的0.97,而其他季节,单次散射反照率随波长表现了轻微的下降趋势。折射指数实部春季明显升高,对波长的敏感性较低,而虚部春季显著下降,并且表现出对波长更低的敏感性,但两者在不同波段的微小变化均表现出了一定的变化,且虚部表现的更为复杂。短波段四个季节的气溶胶直接辐射强迫效率在地面分别为-55.31,-59.71,-60.13和-60.38,在大气顶分别为13.89,10.39,2.30和2.64。同时,由于春季沙尘活动的影响,春季地面/大气顶气溶胶直接辐射强迫效率值均低于/高于其他季节的值。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-18
  1.1 气溶胶及其效应  9-12
    1.1.1 气溶胶概述  9-10
    1.1.2 气溶胶的效应  10-12
  1.2 气溶胶光学特性的研究现状  12-16
  1.3 本文研究的目的、意义及研究内容  16-18
第二章观测仪器及其标定  18-24
  2.1 观测仪器及其观测原理  18-19
  2.2 立体观测角的确定  19-20
  2.3 仪器定标  20-22
    2.3.1 Langley法及改进的Langley法定标  20-22
    2.3.2 绝对定标  22
    2.3.3 误差分析  22
  2.4 本章小结  22-24
第三章气溶胶光学特性的反演方法  24-35
  3.1 气溶胶光学特性反演模式介绍  24-31
    3.1.1 "SKYRAD"模式概述  24-26
    3.1.2 "SKYRAD"模式的辐射传输方案(RTE)  26-29
    3.1.3 "SKYRAD"模式的反演方案  29-31
  3.2 气溶胶波长指数  31-32
  3.3 云的检测  32-33
  3.4 本章小结  33-35
第四章气溶胶光学特性及其统计学描述  35-51
  4.1 观测站点及数据资料  35
  4.2 气溶胶光学厚度和波长指数  35-42
    4.2.1 气溶胶光学厚度(500nm)与波长指数(400-675nm)的季节日变化特征  35-37
    4.2.2 气溶胶光学厚度(500nm)与波长指数(400-675nm)的月变化特征  37-39
    4.2.3 气溶胶光学厚度(500nm)与波长指数(400-675nm)的季节性概率分布及统计学特征  39-42
    4.2.4 气溶胶光学厚度(500nm)与波长指数(400-675nm)的关系  42
  4.3 气溶胶体积谱  42-44
  4.4 气溶胶单次散射反照率  44-46
  4.5 气溶胶折射指数  46-47
  4.6 气溶胶直接辐射强迫效应  47-49
  4.7 本章小结  49-51
第五章结论与展望  51-55
  5.1 本文研究的主要内容和主要结论  51-52
  5.2 研究主要特色与创新  52-53
  5.3 研究存在不足  53
  5.4 展望  53-55
参考文献  55-65
参与科研项目、学术活动及发表或待发表文章  65-67
致谢  67

近沙尘源区气溶胶光学特性的季节变化及其统计学描述

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