【摘 要】
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本文利用位于昆明和上海多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）的观测结果,研究了对流层和平流层臭氧（O3）廓线的反演方法。目前,常规MAX-DOAS反演对流层大气成分廓线方法应用广泛,且相对成熟,利用差分斜柱浓度（DSCD）反演廓线的思路方法主要针对平流层分布较少的低层大气成分廓线。O3的分布特点不同于其他痕量气体,通过模拟实验发现,由于平流层O3含量显著高于对流层,导致平流层DSCD显著影响对流层
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本文利用位于昆明和上海多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）的观测结果,研究了对流层和平流层臭氧（O3）廓线的反演方法。目前,常规MAX-DOAS反演对流层大气成分廓线方法应用广泛,且相对成熟,利用差分斜柱浓度（DSCD）反演廓线的思路方法主要针对平流层分布较少的低层大气成分廓线。O3的分布特点不同于其他痕量气体,通过模拟实验发现,由于平流层O3含量显著高于对流层,导致平流层DSCD显著影响对流层DSCD,而拟合光谱得到的是整层大气O3的DSCD,常规反演方法已不适用。因此本文根据MAX-DOAS天顶散射光观测结果,将逆转原理应用于MAX-DOAS,先反演平流层O3廓线,再利用对流层O3DSCD和最优估算法对对流层廓线进行常规反演。以探空廓线为准,将昆明MAX-DOAS通过逆转原理反演得到的O3垂直廓线,以及OMI卫星O3廓线数据同探空结果对比,总体上三者之间一致性较好,而在平流层低层O3浓度激增区域,反演结果和卫星廓线与探空数据相比,二者相对误差均较高。20-40km海拔高度范围内是逆转原理最为敏感度的高度区域,与探空廓线的相对误差低于20%,反演结果合理。将逆转反演得到的10km以上的O3廓线输入SCIATRAN辐射传输模式计算平流层DSCD,以分离对流层DSCD。MAX-DOAS对流层O3廓线反演结果表明,近地面1km高度范围内O3浓度与探空数据之间的误差最高仅为8%,由于MAX-DOAS反演敏感性的降低,随着高度的增加误差增大。上海地区由于缺少探空数据,廓线反演仅与卫星比较,趋势表现一致,O3总量偏差约为10%。两种方法结合反演O3廓线,结果是稳定可靠的,不仅可以充分发挥MAX-DOAS对近地面O3变化的高敏感性和高分辨率优势,也为近地面O3污染连续监测提供方法支持。
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