基于光谱分析的大气混合层高度测量研究

摘要：

基于地基主动和被动差分光学吸收光谱(DOAS)分析方法,在2015年5月至2016年5月期间对上海近地面NO2浓度(CNO2)及对流层NO2的垂直柱浓度(NO2 VCDtrop)进行了观测.主动长光程差分光学吸收光谱系统(long-path DOAS,LP-DOAS)观测得的CNO2小时均值与上海市全市空气质量CNO2小时均值呈正相关,相关系数为0.81.被动多轴差分光学吸收光谱系统(multi-axis DOAS,MAX-DOAS)观测得的NO2VCDtrop与GOME-2和OMI卫星传感器测得的NO2 VCDop也均呈正相关,相关系数分别为0.89和0.88.大气污染物的输送、扩散、稀释和沉降等过程主要发生在边界层中,白天混合层占到边界层的大部分,混合层高度(MLH)以上的自由对流层中污染物浓度较小,混合层内NO2接近均匀混合时,利用地基主、被动DOAS观测得到的NO2数据可以快速计算大气混合层高度.计算得的MLH与GDAS气象数据库中的边界层高度(PBLH)明显相关,相关系数达0.93,二者结果大小均在0.1～2 km之间.实验观测期间,MLH与PBLH日变化趋势均呈单峰形,MLH高值出现在12.00-15:00,由于PBLH时间分辨率低,最高值出现在14:00,同时二者月均变化趋势一致,2015年9月和2016年2月数值较高,2015年7月和2016年3月数值较低,另外求得MLH约为PBLH的0.98±0.59倍,符合狭义MLH与PBLH的关系.计算得的MLH与同点位激光雷达测得的PBLHLidar也具有较高的相关性,相关系数达0.75,PBLHLidar略大于MLH,但是二者在早晨5和6时和下午5和6时大小趋于相同,符合大气发展规律.说明该算法具有较高的可行性.

关键词：差分光学吸收光谱技术、NO2、混合层高度、光谱分析

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分类号：O433.4(光学)

资助基金：国家重点研发计划项目2016YFC0200400;国家自然科学基金项目21777026,21477021

在线出版日期：2019-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：3653-3658