基于激光雷達(dá)的南京仙林地區(qū)氣溶膠遙感監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、NanjingNormalUniversityADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScience園KemoteSenSlnganalYSlS0Iaer0S0l0Ver1■、●●●nlXianlin，NanjingbasedonLiDARCandidate：BaoQingCollege：CollegeofGeogr

2、aphicalScienceSupervisor：ProfZhaYongSpecialty：CartographyandGISDateFinished：April1吼，2015DateApproved：May18伯，2015摘要摘要激光雷達(dá)以其高時(shí)間和垂直空間分辨率的特點(diǎn)在大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著日益重要的作用。本文選擇南京仙林地區(qū)為實(shí)驗(yàn)區(qū)，通過優(yōu)化雷達(dá)反演過程中的重要參數(shù)(雷達(dá)比)，提高激光雷達(dá)反演精度的影響。利用雷達(dá)反演結(jié)果分析了20

3、14年3月至2015年2月南京仙林地區(qū)上空氣溶膠的時(shí)空變化情況，并結(jié)合多源數(shù)據(jù)對(duì)2014年5月26日至6月1日研究區(qū)一次典型大氣氣溶膠污染過程進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。主要研究成果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)基于能見度的動(dòng)態(tài)雷達(dá)比計(jì)算方法。雷達(dá)比是影響激光雷達(dá)反演精度的重要因素之一，本文提出了一種利用能見度換算的近地表消光系數(shù)作為激光雷達(dá)反演約束進(jìn)而解算出雷達(dá)比的方法。與傳統(tǒng)方法相比，該方法求得了在更小時(shí)間尺度上連續(xù)的雷達(dá)比動(dòng)態(tài)變化情況。實(shí)驗(yàn)表明：

4、利用動(dòng)態(tài)雷達(dá)比能明顯提高激光雷達(dá)反演精度。(2)激光雷達(dá)可以有效探測(cè)氣溶膠的垂直分層結(jié)構(gòu)，這體現(xiàn)出了其對(duì)于大氣污染監(jiān)測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。利用激光雷達(dá)探測(cè)結(jié)果對(duì)南京仙林地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性垂直分布進(jìn)行了分析。在觀測(cè)期內(nèi)，在近地表200m高度的消光系數(shù)明顯較大，氣溶膠濃度高。0-02km和0205km兩個(gè)高度的變化趨勢(shì)基本一致，都呈現(xiàn)出雙峰結(jié)構(gòu)，這與地表人類活動(dòng)密切相關(guān)。地表湍流使得O51km高度的消光系數(shù)均值在午后出現(xiàn)上升且明顯大于O205km高

5、度范圍的消光系數(shù)均值。仙林地區(qū)的大氣邊界層在一日之內(nèi)變化明顯，觀測(cè)期內(nèi)平均波動(dòng)范圍在1-2km左右。邊界層高度的變化主要和太陽輻射強(qiáng)度有關(guān)。觀測(cè)期每個(gè)月份的消光系數(shù)平均廓線各有不同。2015年1月份的近地表消光系數(shù)均值最小，約為04km。1左右，最大值為2014年7月，約為O7km。1左右。2014年9月、10月以及2015年2月的近地表月均值比較大，達(dá)到06km。1左右。此外，每個(gè)月都不同程度受到地表湍流影響，夏季地表溫度較高，湍流影

6、響最大。(3)由于激光雷達(dá)所獲取的數(shù)據(jù)不具有面上的代表性且本文的單波段Mie散射雷達(dá)測(cè)量參數(shù)相對(duì)較少，僅靠單一設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)對(duì)氣溶膠污染過程的全面科學(xué)分析。因此，利用多源數(shù)據(jù)參與污染過程評(píng)價(jià)具有必要性。本研究基于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象資料、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬結(jié)果(NAAPS、HYSPLIT)等多源數(shù)據(jù)對(duì)典型氣溶膠污染案例進(jìn)行分析。本次污染過程受到沙塵、秸稈以及本地排放的污染物疊加影響。這說明南京地區(qū)大氣污染過程復(fù)雜且污染源多樣，大氣