Investigation of the ozone and trace gases contribution to the total optical depth in the polluted urban environment of Athens

This study focuses on the determination of optical depths caused by ozone and trace gases absorption in the Chappuis band, 500–700 nm, and the contribution to the Total Minus Rayleigh Optical Depth (TMROD). The optical depths were derived using the transmission functions implemented in the SMARTS parametric model, while the Total Optical Depths (TODs) were derived by solar extinction measurements obtained in Athens during May 1995. From the data analysis it is obvious that both the ozone and trace gases contribute significantly to TMROD in the Chappuis band. More specifically, the trace gases contributions are higher for air with high pollution levels, while ozone's contribution can be significant under clear-sky conditions. Therefore, the correction in TMROD due to ozone and trace gases optical depths is necessary for an accurate determination of the Aerosol Optical Depth (AOD) in the Chappuis band. The optical depth of ozone is generally removed during the process of the AOD retrievals, since the significance of its absorption in the Chappuis band is well understood. Nevertheless, the optical depth of the trace gases (mainly NO₂) is not always taken into account in the AOD retrievals, though its contribution can be significant in urban polluted atmospheres. In this respect, the present study attempts to quantify the ozone and trace gases contributions in an urban environment and to provide some new functions that help estimate the contribution of ozone to the TMROD in the Chappuis band.     

北京地区气溶胶光学厚度中长期变化特征

利用1977～1985年北京地区太阳直接辐射谱资料，分析获得了气溶胶光学厚度谱特性，使用PIS光谱仪从1993年3月到1995年3月，持续观测了北京地区晴天和少云天气的太阳直射光谱。得到了至今较为长期系统的城市大气气溶胶光学性能及特征。研究表明:（1）气溶胶光学厚度有春夏季大，秋冬季小的统计规律；（2）能见度分级后，同一能见度下气溶胶光学厚度各季节之间的差别大为减小，地面能见度对整层光学厚度表现出了较强的约束作用，文中给出了统计关系；（3）气溶胶光学厚度有逐年增高的趋势，1977年至1994年间增长了约三分之二。     

基于能见度及AOD数据的北京市PM2.5浓度的反演

选择北京市为研究地区,对2014～2017年AERONET（Aerosol Robotic Network）提供的CE-318太阳光度计440 nm波段反演的气溶胶光学厚度（AOD）进行风速订正,对订正后 AOD 日均数据与同期地面监测站PM2.5日均浓度数据做季节相关性分析并建立回归模型。又引入能见度因子并利用广义差分法构建2015～2017年北京市AOD与PM2.5浓度、能见度的三元回归模型,最后将2014年数据分为污染日和非污染日分别进行模型检验。结果表明:AOD与PM2.5浓度存在显著的线性正相关性,且存在季节性差异,夏季相关性最强、秋季次之、春季和冬季最低。引入能见度因子并消除自相关后,四季的模型相对误差均显著减小,模型拟合优度显著提高。检验结果为四季整体的平均相对误差在21%～31%范围内,与前人的结果相比拟合曲线的准确性得到了明显地提高。且模型对低PM2.5浓度日的模拟效果较好,对于高PM2.5浓度日的模拟效果较差。本研究对构建北京地区PM2.5浓度长期的历史数据具有重要的科学意义。     

半干旱地区卷云特征的激光雷达探测

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站( SACOL) 2007年4～1 1月微脉冲激光雷达(MPL-4 B)观测资料,统计分析了卷云的高度、厚度及其变化特征.采用透过率方法计算了卷云光学厚度,得到了卷云光学厚度与卷云厚度和云底高度的相关关系.结果表明,SACOL卷云出现的平均海拔高度为10.16±1.32 km;卷云厚度...     

利用FY-2C卫星数据反演云辐射特性

本文利用FY-2C静止卫星提供的可见光、中红外和热红外观测数据, 开展了水云光学厚度、粒子有效半径和云顶温度的云参数遥感探测理论和反演方法研究。基于FY-2C可见光、中红外(3.75 μm)与热红外(11 μm)通道辐射率对云光学厚度、 云滴有效半径、云顶温度辐射参数的敏感性分析, 提出三通道同时反演云的光学厚度、云滴有效半径及云顶温度的迭代方案; 通过个例分析进行了云参数反演试验, 并将结果与MODIS的云反演产品进行了对比, 最后对反演误差进行了分析。主要结论如下:(1) 个例反演得到的云参数与各通道探测数据有着较好的对应关系, 迭代计算标准偏差在允许的计算精度范围内(<0.89%), 反演结果具有合理性; (2) 通过与MODIS云反演产品的对比可以看到, 两者云光学厚度、云滴有效半径的均值和直方图分布都非常一致, 而MODIS的云顶温度比FY-2C反演值要高, 考虑到FY-2C的 11 μm通道测量的辐射值与MODIS相比偏小, 因此认为我们的反演方法与MODIS方法的精度是相当的。     

广州高建筑物雷电回击光脉冲特征分析

为了深入认识负地闪放电过程中光辐射信号的特性,对广州高建筑物雷电观测站所获得的回击光脉冲波形进行了分析.对观测到的88例负地闪事件中的184次回击(包括60次下行闪电首次回击、58次下行闪电继后回击、66次上行闪电继后回击)的光脉冲特征进行了统计分析,结果表明:下行闪电首次回击光脉冲10％～90％上升时间T1的算术平均...     

天空辐射计观测2006年春季北京地区气溶胶光学特性的研究

利用2006年3～5月天空辐射计观测数据反演得到北京地区春季大气气溶胶光学性质参数,包括大气气溶胶光学厚度(0.5μm)、Angstrm指数、单次散射反射比和粒子谱分布特征。结果表明:北京地区春季气溶胶平均光学厚度0.67,Angstrm指数0.54,单次散射比0.88,粒子吸收性质较弱,粒子谱呈双峰形,以粗粒子为主,粗、细模态粒子粒径分别集中在0.17μm和7.7μm左右。相比2004年此次观测期间气溶胶粒径较大,粒子体积浓度较高,散射作用在其消光特性中的比重略有下降。光学厚度日变化呈单峰型,日间单次散射比随时间逐渐递减,Angstrm指数在上午递减趋势明显,午后变得稳定。对同时观测的天空辐射计与CE-318不同波长光学厚度结果进行比较,结果显示两者得到的光学厚度相关性很好,各波长小时平均结果的相对误差小于7%。     

土壤数据集对全球陆面过程模拟的影响

基于通用陆面模式（Common Land Model, CoLM）,首次评估了两套最新的全球土壤数据集GSDE（Global Soil Dataset for Earth System Model）和SG（SoilGrids）对全球陆面过程模拟的影响。比较分析了两套数据中砂粒、粘粒、砾石、有机碳的含量和容重这五个土壤属性在全球分布上的差异以及这种差异造成的对模式估计的土壤特性参数、水力热力变量的影响。结果表明,土壤特性参数在全球的空间分布主要受土壤粒径分布（砂粒、粉粒和粘粒）影响,同时也受砾石、有机碳和容重的影响。土壤资料对全球模拟结果影响主要体现在区域差异,对水文学变量的影响（R_e最大达到±100%）大于对土壤热力学变量的影响（R_e<±10%）,对地表辐射变量的影响较小（R_e<±5%）。其中,土壤体积含水量在加拿大中部及西北部、俄罗斯东南部及中西部和澳大利亚中部地区模拟结果相差较大,总径流在低纬地区模拟结果出现较大的差异,热力学变量在非洲北部、加拿大西北部以及俄罗斯中北部的差异稍大。将模拟的土壤体积含水量与站点观测相比,两套数据的表现接近,与站点观测相比都存在一定的偏差,但SG更接近观测,其中在Molly Caren站点（39°57′N,83°27′W）上SG相比GSDE整体提高约0.01～0.02。本研究表明,模式模拟结果受不同土壤数据集的影响显著,可优先考虑诸如SG较准确的土壤数据。土壤属性对陆面模拟的影响需进一步研究。     

Analysis of the Effect of Optical Properties of Black Carbon on Ozone in an Urban Environment at the Yangtze River Delta,China

Black carbon(BC) reduces the photolysis coefficient by absorbing solar radiation, thereby affecting the concentration of ozone(O_3) near the ground. The influence of BC on O_3 has thus received much attention. In this study, Mie scattering and the tropospheric Ultraviolet and Visible radiation model are used to analyze the effect of BC optical properties on radiation. Combined with data of O_3 precursors in Nanjing in 2014, an EKMA curve is drawn, and the variations in O_3 concentration are further investigated using a zero-dimensional box mechanism model(NCAR MM). When O_3 precursors are unchanged, radiation and O_3 show a highly similar tendency in response to changing BC optical properties(R=0.997).With the increase of modal radius, the attenuation of fresh BC to radiation and O_3 first trends upward before decreasing. In the mixing process, the attenuation of BC to radiation and O_3 presents an upward tendency with the increase of relative humidity but decreases rapidly before increasing slowly with increasing thickness of coating. In addition, mass concentration is another major factor. When the BC to PM2.5 ratio increases to 5% in Nanjing, the radiation decreases by approximately 0.13%–3.71% while O_3 decreases by approximately 8.13%–13.11%. The radiative effect of BC not only reduces O_3 concentration but also changes the EKMA curve. Compared with the NOx control area, radiation has a significant influence on the VOCs control area. When aerosol optical depth(AOD) increases by 17.15%, the NOx to VOCs ratio decreases by 8.27%, and part of the original NOx control area is transferred to the VOCs control area.     

有效储层物性下限和产能约束下深层碎屑岩储层多参数分类评价方法

合理的储层分类评价方法对深层碎屑岩储层的油气勘探具有重要的意义。以东营凹陷古近系深层碎屑岩储层为研究对象,总结了一套适合于深层碎屑岩储层的"有效储层物性下限和产能约束下碎屑岩储层多参数分类评价方法",即在储层特征和有效储层物性下限研究的基础上,以孔隙度差值和渗透率差值为对比评价参数,分析有效储层发育的主控因素,通过不同控制因素的耦合对储层进行综合分类,以单井经济产能为约束,评价不同类型储层的经济潜力,并采用多种图件叠合的方法预测有效储层分布规律。研究表明,东营凹陷古近系沙河街组深层主要发育湖底扇、近岸水下扇和洪水—漫湖等储集砂体,发育常压、弱超压、中超压及强超压4种压力系统,主要处在中成岩A₁亚期、中成岩A₂亚期和中成岩B期。在控制有效储层发育的各因素中,沉积作用是最重要的控制因素,成岩作用受控于沉积作用和地层压力。综合考虑有效储层的控制因素,将东营凹陷古近系沙河街组深部储层划分为4类8亚类,以单井经济产能为约束的评价表明,其中Ⅰ类、Ⅱ₁亚类及部分Ⅱ₂亚类储层为优质储层; 部分Ⅱ₂亚类、Ⅲ₁亚类储层为中等有效储层; Ⅱ₃、Ⅲ₂及Ⅲ₃亚类储层实施酸化压裂后部分为低等有效储层; Ⅳ类储层为非有效储层。