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謝品華團隊在重霾環境下MAX-DOAS反演算法研究方面取得新進展
將爲重汙染條件下開展MAX-DOAS觀測提供重要依據
文章来源: 田鑫 发布时间: 2021-09-30

  近期,五福彩票安光所謝品華研究員科研團隊在重霾環境下地基多軸差分光學吸收光譜(MAX-DOAS)觀測氣溶膠和二氧化氮立體分布研究方面取得新進展,相關研究工作以《基于輻射傳輸模型模擬評估不同氣溶膠條件下MAX-DOAS廓線算法反演氣溶膠和痕量廓線》爲題發表于期刊Atmospheric Chemistry and Physics上。

  MAX-DOAS是一種地基遙感新技術,用于獲取痕量氣體和氣溶膠的垂直分布。然而,由于重霾環境下大氣輻射傳輸複雜,測量的信息量有限,使得MAX-DOAS廓線反演仍具有挑戰性。針對高氣溶膠條件尤其是中國秋冬季頻發的重霾條件,MAX-DOAS技術觀測痕量氣體和氣溶膠的適用性尚未開展系統的研究。

  謝品華團隊與德國馬普化學所合作,基于大氣輻射傳輸模擬評估了MAX-DOAS目前常用的兩類反演算法在不同氣溶膠汙染條件下(尤其是重霾條件)的反演性能。一種是基于最優估計的反演算法,另一種則使用參數化方法。

  首先,研究人員對反演的氣溶膠廓線與輸入廓線的系統偏差進行了研究。隨著氣溶膠光學厚度(AOD)的增加,反演廓線與真實廓線的系統偏差增大,且反演的AOD低于真實值。對于最優估計算法,可以通過優化先驗廓線的協方差矩陣來提高反演值與真實值的一致性。其次,高氣溶膠對二氧化氮廓線反演的影響結果表明,二氧化氮垂直柱濃度(VCD)對最優估算法有顯著的影響,低二氧化氮垂直柱濃度時,最優估算法反演結果相對高估,而高二氧化氮VCD相對低估。總的來說,兩種反演算法都能較好地反演近地面氣溶膠消光和痕量氣體濃度。該成果將爲重汙染條件下開展MAX-DOAS觀測提供重要的依據和指導。

  該研究工作得到了國家自然科學基金等項目的資助。

  文章鏈接:https://doi.org/10.5194/acp-21-12867-2021 

同氣溶膠條件(AOD)下,兩種算法反演的氣溶膠廓線(左)和氣體廓線(右)

   
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