霾期间上海低层气溶胶微物理属性与地面相对湿度分析

用2007年1月至2010年11月美国国家航空航天局(NASA)的CALIPSO星载激光雷达资料,通过532 nm总后向散射系数、体积退偏比和色比,分析了上海地区霾期间低层0~2 km高度气溶胶微物理属性与地面相对湿度的关系。结果表明,当地面相对湿度为65%~80%时,后向散射系数在0~0.001 km-1·sr-1范围内出现的频率最大;当地面相对湿度为50%~65%时,后向散射系数大于0.001 km-1·sr-1的频率最大;低层大气中聚集的主要是规则气溶胶粒子,当地面相对湿度为65%~80%时,气溶胶粒子最为规则,其次为80%~95%的地面相对湿度。当地面相对湿度为50%~65%时,不规则气溶胶粒子所占比重较大;霾期间,低层大气中细粒子气溶胶均占主导地位,但随着地面相对湿度的增大,气溶胶粒子粒径逐渐增大。在地面相对湿度为80%~95%时,大颗粒气溶胶相对较多。     

中国东部气溶胶在天气尺度上的辐射强迫和对地面气温的影响

本文应用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting—Chemistry)模式研究中国东部地区气溶胶及其部分组分(硫酸盐、硝酸盐和黑碳气溶胶)在天气尺度下的辐射强迫和对地面气温的影响。5个无明显降水时间段(2006年8月23～25日、2008年11月10～12日、2008年12月16～18日、2009年1月15～17日和2009年4月27～29日)的模拟显示,气溶胶浓度呈现显著的白天低,夜间高的日变化特征,且北方区域(29.8°～42.6°N,110.2°～120.3°E)平均PM_2.5近地面浓度(40～80 μg m-3)高于南方区域(22.3°～29.9°N,109.7°～120.2°E,30～47 μg m-3)。气溶胶对地面2 m温度(地面气温)有明显的降温效果,在早上08:00(北京时,下同)和下午17:00左右最为显著,最高可降低约0.2～1 K,同时气溶胶的参与改善了模式对地面气温的模拟。本文还通过对2006年8月23～25日一次个例的模拟,定量分析了气溶胶及其部分组分(硫酸盐、硝酸盐和黑碳气溶胶)的总天气效应(直接效应+间接效应)、直接效应和间接效应分别对到达地面的短波辐射和地面气温的影响。北方区域平均气溶胶直接效应所造成的短波辐射强迫要高于南方区域,分别为-11.3 W m-2和-5.8 W m-2,导致地面气温分别降低了0.074 K和0.039 K。南方区域平均气溶胶间接效应所产的短波辐射强迫高于北方区域,分别为-14.4 W m-2和-12.4 W m-2,引起的地面气温的改变分别为-0.094 K和-0.035 K。对于气溶胶组分,硫酸盐气溶胶的直接效应和间接效应的作用相当,其总效应在北方和南方区域平均短波辐射强迫分别为-7.0 W m-2和-10.5 W m-2,对地面气温的影响为-0.062 K和-0.074 K,而硝酸盐气溶胶的作用略小。黑碳气溶胶使得北方和南方区域平均到达地表的太阳短波辐射分别减少了6.5 W m-2和5.8 W m-2,而地表气温则分别增加了0.053 K和0.017 K,相比于间接效应,黑碳气溶胶的直接效应的影响更加显著。     

混凝土联锁排应用于海底管线冲刷防护试验研究

海底管道冲刷防护是海管研究的热点之一,混凝土联锁排具有整体性好、易于机械化施工等优点在保滩护底工程中得到广泛应用。在易受意外荷载作用的近海冲刷区域,将"混凝土联锁排+土工布"防护型式引入海底管道冲刷防护中,针对裸露或悬空海底管线,探讨混凝土联锁块的防护机理,开展室内水槽试验,选取不同水深工况对比冲刷防护效果并验证了土工布的反滤防护作用,经过分析对比表明"混凝土连锁排+土工布"防护型式适用于海底管线的防护。     

煤炭地质勘查阶段煤炭储量的计算

煤炭储量的计算重在确定原始参数。通过理论与实例简单介绍块段煤层的面积、厚度和视密度的确定方法与过程,以及几种常用储量计算方法的适用条件,为实际煤田地质勘查各阶段储量计算提供理论和参考依据。     

结合分形理论和自适应图像块划分的遥感图像噪声估计

针对场景复杂的光学遥感图像中加性噪声估计问题,提出了一种结合分形理论和自适应图像块划分的噪声估计方法。区别于传统的基于规则图像块划分的噪声估计方法,本文提出了一种自适应于图像局部信息的图像块划分算法,更大程度地保证了自适应图像块内部的平滑性。结合基于分形理论的图像低粗糙度纹理区域选取和基于统计分析的图像噪声标准差计算,实现了光学遥感图像加性噪声强度的自动估计。利用资源三号卫星图像进行定量试验分析,试验结果表明本文方法可以有效地适用于不同复杂程度、不同噪声强度的光学遥感图像。同时,本文中低粗糙度纹理区域选取和自适应图像块划分的方法经过改进后,还可以应用于雷达图像中乘性噪声的估计。     

动态气溶胶模型的PARASOL多角度偏振卫星气溶胶光学厚度反演算法

在卫星气溶胶反演中,如何确定研究区域的气溶胶模型直接影响目前大多数卫星遥感算法的气溶胶光学厚度反演精度。本文基于气溶胶自动观测网(AERONET)典型类型的动态气溶胶模型,提出了一种基于动态气溶胶模型的气溶胶光学厚度反演算法,并将其运用到PARASOL(Polarization and Anisotropy of Reflectance for Atmospheric Science coupled with Observations from Lidar)卫星的反演中。针对华北地区2012年的PARASOL卫星观测数据,应用动态气溶胶模型反演算法反演气溶胶光学厚度,并与地面观测站点进行对比验证,结果显示通过气溶胶模型选取与反演结果的迭代约束,在865 nm反演的气溶胶光学厚度与地基观测的相关程度(R2)达到0.71,均方根误差(RMSE)为0.15,与PARASOL气溶胶产品相比一定程度提高了反演结果的精度。     

2013年1月华北灰霾气溶胶光学特性的垂直分布

利用Cloud-Aerosol Li DAR with Orthogonal Polarization(CALIOP)正交极化云—气溶胶激光雷达资料、Aerosol Robotic Network(AERONET)气溶胶观测资料、地面常规气象观测资料和Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory(HYSPLIT)模式分析了2013年1月份华北地区的3次中重度灰霾天气过程,着重对灰霾天气过程中大气气溶胶的衰减后向散射系数、退偏比和色比等光学参数的垂直分布进行了研究。结果表明,2013年1月份华北地区灰霾天气发生时,低层大气(2 km)以下污染最严重,存在大量的气溶胶粒子。1月29日重度灰霾时气溶胶的后向散射系数增大至0.0045 km-1·sr-1,退偏比大于20%,0—8 km高度范围内的色比值大于100%的比例约为36.3%;气溶胶光学厚度从0.2增大至2.1,Angstrom指数由1.4降至0.9,表明气溶胶光学厚度增加的同时,大气中混合的粗粒子气溶胶比重增加。HYSPLIT后向轨迹模拟结果显示:500 m、1000 m和1500 m 3个高度的气流均途经蒙古国、中国内蒙古自治区、西北地区,最后影响华北地区,表明这次灰霾污染事件除受本地排放的气溶胶粒子影响,还受到源于蒙古国、内蒙古、中国西北部地区远程输送的沙尘影响。     

利用暗目标法从高分一号卫星16 m相机数据反演气溶胶光学厚度

针对高分一号卫星(GF-1)的16 m宽覆盖相机数据,探讨了暗目标法的应用。首先,利用地面观测的植被光谱数据,结合模拟计算,发现利用红蓝波段线性关系能更好地去除地表影响,而利用反演的气溶胶光学厚度AOD进行大气校正能很好地去除伪暗目标;然后,以天津地区和北京地区为试验区进行了反演试验。结果表明,利用本算法能较好地观测气溶胶分布,与地面观测结果均有较好的相关性(R0.8),但反演结果整体偏高,可能是云像元的影响。误差分析表明,整景图像采用统一的观测天顶角会带来较大误差,最大误差为0.3;绝对辐射定标精度在3%以下,反演精度能控制在10%,城市型气溶胶会对反演带来较大误差。     

结合点云和影像的标靶自动识别与中心提取

针对多站地面激光点云拼接中标靶自动识别困难的问题,提出了结合光学影像和点云深度信息的标靶自动识别方法,以及模板自匹配的标靶中心提取方法,实现了标靶的自动识别和中心提取.经室内、室外两种环境真实数据的验证,该方法能自动识别布置在室内、室外场景中的标靶;对自动识别的标靶进行中心提取,精度均在2 mm之内,与人工提取结果一致,证明了方法的有效性和稳定性.该方法为基于标靶的点云自动拼接提供了良好的技术支撑.     

京津冀地区污染过程的气溶胶遥感反演

针对地面监测站覆盖范围有限且成本高的不足,该文采用遥感卫星与地面站点数据相结合的方式,利用简化的气溶胶反演算法反演京津冀地区2013年秋、冬季节两次污染过程的气溶胶光学厚度,分辨率为500m。以气溶胶自动观测网在北京站点的监测数据作为简化的气溶胶反演算法的输入参数,分析气溶胶光学厚度与气溶胶自动观测网对应地面站点的相关性;将所反演气溶胶光学厚度与京津冀地区空气质量监测站点的细颗粒物浓度24h均值进行相关性分析,发现除近海城市外,相关性均较高。结果表明,简化的气溶胶反演算法适用于区域污染过程中的气溶胶光学厚度反演,反演精度高,对空气质量具有较好的监测能力。