【摘 要】
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大气气溶胶作为地球大气环境中主要的组成成分,不仅通过散射和吸收太阳辐射影响了全球的气候变化,同时也对人们的身体健康产生了影响。大气中气溶胶颗粒的大小尺度、形态和组成都有所不同,其对气候的影响机理也有所不同,因此,对气溶胶物理和化学特征的研究有着重要意义。海洋气溶胶主要通过海浪破碎和气泡破裂过程形成,其主要成分为海盐气溶胶,近海上空的气溶胶则会更易受到工业生产、人类活动等影响,组分更为复杂。因此,研
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大气气溶胶作为地球大气环境中主要的组成成分,不仅通过散射和吸收太阳辐射影响了全球的气候变化,同时也对人们的身体健康产生了影响。大气中气溶胶颗粒的大小尺度、形态和组成都有所不同,其对气候的影响机理也有所不同,因此,对气溶胶物理和化学特征的研究有着重要意义。海洋气溶胶主要通过海浪破碎和气泡破裂过程形成,其主要成分为海盐气溶胶,近海上空的气溶胶则会更易受到工业生产、人类活动等影响,组分更为复杂。因此,研究海洋气溶胶的特征有利于分析其对海洋大气环流、气候的影响,海洋气溶胶也逐渐成为大气科学与海洋科学的研究热点。海洋气溶胶常见的微物理与光学特性参数有复折射率、消光、散射及吸收系数、单次散射反照率和粒子谱等。本文首先利用光学粒子计数器(OPC)测得的海洋气溶胶粒子数浓度,单次散射反照率监测仪(CAPS)测得的海洋气溶胶消光系数及散射系数,结合气象数据,基于米(Mie)散射理论,提出了一种反演海洋气溶胶粒子复折射率的方法。其次,本文对不同海域气溶胶的消光、散射和吸收系数、单次散射反照率以及粒子谱特征进行了统计分析。最后,统计了黄海海域气象参数的变化特征,并分析气象参数与气溶胶消光散射、单次散射反照率的相关性,初步建立了基于相对湿度反演单次散射反照率的模型。主要结论如下:(1)利用2020年8月黄海海域气溶胶的相关参数反演了其折射率,实部范围为 1.335-1.45,虚部范围为 0.011-0.018。(2)对2020年7月到10月太平洋海域数据和2020年1月至2021年1月黄海海域数据进行统计分析,结果表明两海域气溶胶的消光系数、散射系数以及单次散射反照率的日变化均有明显特征,黄海海域具有明显的月差异和季差异。单次散射反照率日变化范围:2020年7-10月太平洋海域的范围为0.7-0.95,2020年1月至2021年1月黄海海域的范围为0.59-0.95。(3)将南海海域与黄海海域的气溶胶粒子谱分布进行对比后发现,两海域中间模态分布特征有较大差异;将近海与远海海洋气溶胶粒子谱数据进行对比发现,近海气溶胶粗模态粒子含量高于远海海洋气溶胶粒子。(4)黄海海域能见度等气象参数均有明显的日变化趋势,其中能见度还呈明显月、季差异。研究表明:相对湿度与能见度呈负相关,与粒子数浓度、消光系数、散射系数呈微弱正相关;风速与粒子数浓度、消光与散射系数呈微弱正相关。利用Hanel提出的相对湿度对粒子粒径的影响规律(r(RH)=r*(1-RH)-1/u),基于米(Mie)散射理论建立反演单次散射反照率的模型,反演值与实测值拟合较好,相关性达到89.2%。
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