珠江三角洲大氣氣溶膠輻射特性

內(nèi)容概要

本書在系統(tǒng)觀測的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模型方法研究了珠江三角洲新墾地區(qū)大氣氣溶膠的輻射特性。本書依據(jù)以氣溶膠輻射特性為核心的“閉合實(shí)驗(yàn)”方案，精心組織了對(duì)大氣氣溶膠物理一化學(xué)一光學(xué)特性的綜合觀測，細(xì)致介紹了儀器特性和數(shù)據(jù)資料處理等?；谠撚^測資料，本書采用了一套系統(tǒng)數(shù)值模型方法，對(duì)觀測地區(qū)氣溶膠中元素碳混合狀態(tài)、顆粒物吸濕增長特性及其對(duì)氣溶膠輻射特性和直接輻射強(qiáng)迫的影響進(jìn)行了深入研究，進(jìn)而解析出當(dāng)?shù)貧馊苣z光學(xué)污染的化學(xué)貢獻(xiàn)率。本書對(duì)珠江三角洲新墾地區(qū)氣溶膠輻射特性進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究，深化了對(duì)該區(qū)域細(xì)粒子及其環(huán)境效應(yīng)的科學(xué)認(rèn)識(shí)，在方法學(xué)和基礎(chǔ)理論研究上也有獨(dú)到之處。    本書的主要讀者是大專院校和研究機(jī)構(gòu)大氣環(huán)境、大氣化學(xué)、大氣物理和氣候研究專業(yè)的科研人員、研究生和本科生。中英文對(duì)照的形式有利于讀者獲得更多、更全面的信息。

書籍目錄

前言第1章　緒論　1.1　氣溶膠的輻射特性：能見度降低與氣候強(qiáng)迫效應(yīng)　　1.1.1　氣溶膠消光與能見度降低的關(guān)系　　1.1.2　氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫：簡單的薄層氣溶膠輻射模型　1.2　元素碳的混合狀態(tài)及其對(duì)顆粒物光吸收的影響　　1.2.1　如何命名強(qiáng)烈光吸收型含碳?xì)馊苣z　　1.2.2　元素碳的混合狀態(tài)　　1.2.3　不同混合狀態(tài)對(duì)元素碳光吸收的放大效應(yīng)　　1.2.4　氣溶膠中元素碳混合狀態(tài)的主要研究方法　1.3　相對(duì)濕度對(duì)氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的影響　　1.3.1　氣溶膠吸濕增長過程改變其光學(xué)性質(zhì)　　1.3.2　氣溶膠光學(xué)性質(zhì)吸濕增長規(guī)律的主要研究方法　1.4　閉合實(shí)驗(yàn)在氣溶膠輻射特性研究中的應(yīng)用　1.5　珠江三角洲的大氣灰霾和本研究將嘗試解決的科學(xué)問題第2章　基于氣溶膠光學(xué)閉合實(shí)驗(yàn)的觀測實(shí)驗(yàn)研究　2.1　觀測站點(diǎn)：新墾　　2.1.1　站點(diǎn)位置　　2.1.2　氣象條件　2.2　站點(diǎn)觀測系統(tǒng)的設(shè)立：基于氣溶膠的光學(xué)閉合實(shí)驗(yàn)　2.3　氣溶膠各類性質(zhì)的綜合觀測　　2.3.1　氣溶膠光學(xué)性質(zhì)　　2.3.2　干狀態(tài)下顆粒物數(shù)濃度粒徑譜分布　　2.3.3　顆粒物質(zhì)量和化學(xué)組成的粒徑分布　　2.3.4　氣溶膠的吸濕增長特性　2.4　小結(jié)第3章　新墾觀測的氣溶膠光學(xué)、微物理和化學(xué)性質(zhì)概況　3.1　干狀態(tài)下氣溶膠的光學(xué)性質(zhì)　　3.1.1　氣溶膠顆粒物光學(xué)性質(zhì)概況　　3.1.2　氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的變化趨勢及其相互關(guān)系　3.2　氣溶膠顆粒物數(shù)濃度、質(zhì)量濃度和化學(xué)成分譜分布特征　　3.2.1　氣溶膠顆粒物數(shù)濃度粒徑譜分布　　3.2.2　氣溶膠顆粒物及主要化學(xué)成分質(zhì)量濃度譜分布　　3.2.3　質(zhì)量閉合實(shí)驗(yàn)　3.3　小結(jié)第4章　大氣氣溶膠光學(xué)模擬的基本理論與模型方法　4.1　球形顆粒物光學(xué)性質(zhì)的數(shù)值解：Mie理論　　4.1.1　均勻球形顆粒物：BHMIE程序　　4.1.2　“核－殼”雙層結(jié)構(gòu)球形顆粒物：BHCOAT程序　4.2　修正的積分Mie模型　　4.2.1　積分Mie模型對(duì)大氣氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的模擬　　4.2.2　模型中針對(duì)TSI 3563 Nephelometer“角度截?cái)唷辈煌陚湫詫?duì)總散射相函數(shù)的修正　　4.2.3　球形Mie模型的輸入和輸出參數(shù)　4.3　“三組分”光學(xué)平衡球形氣溶膠模型　　4.3.1　新墾氣溶膠的球形假設(shè)　　4.3.2　“三組分”光學(xué)平衡氣溶膠模型　4.4　小結(jié)第5章　干狀態(tài)下氣溶膠光學(xué)閉合實(shí)驗(yàn)：元素碳混合狀態(tài)的反演　5.1　干狀態(tài)氣溶膠光學(xué)模型和元素碳混合狀態(tài)反演方法　　5.1.1　元素碳混合狀態(tài)（r）的反演方法　　5.1.2　模型輸入數(shù)據(jù)的處理：干狀態(tài)下體積比、折射率及不同組分顆粒物數(shù)濃度的粒徑分布（r的函數(shù)）　　5.1.3　Monte Carlo不確定性分析　5.2　EC以完全外混或內(nèi)混狀態(tài)存在時(shí)測量和模擬的氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的比較　5.3　測量和基于反演方法優(yōu)化擬合的氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的比較　5.4　干狀態(tài)下EC與非光吸收組分的混合狀態(tài)　5.5　小結(jié)第6章　相對(duì)濕度對(duì)氣溶膠光學(xué)性質(zhì)和近地面邊界層氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的影響第7章　氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的化學(xué)貢獻(xiàn)解析第8章　總結(jié)和展望附錄A　A1　TSI 3563 Nephelometer總散射系數(shù)的校正　A2　Monte Carlo不確定性模擬的收斂測試附錄B　B1　縮寫詞　B2　符號(hào)　B2.1　希臘符號(hào)　B2.2　其他符號(hào)　B2.3　上/下標(biāo)

章節(jié)摘錄

第6章 相對(duì)濕度對(duì)氣溶膠光學(xué)性質(zhì)和近地面邊界層氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的影響第5章完成了氣溶膠在干狀態(tài)下的光學(xué)閉合實(shí)驗(yàn)；采用基于閉合實(shí)驗(yàn)建立的內(nèi)守恒優(yōu)化擬合方法，反演了新墾EC與非光吸收組分之間的混合狀態(tài)。并討論了可能影響EC混合狀態(tài)的各種因素。在這里，讓我們重新回顧一下“氣溶膠”的定義，氣溶膠是懸浮在氣體（大氣）中的液態(tài)或固態(tài)顆粒（Seinfeld et al.1998；McMurry 2000）。謹(jǐn)記該定義中的“氣體”二字是十分重要的，因?yàn)闅馊苣z“顆粒物”是“生活”在“大氣”中的。在不同熱力學(xué)狀態(tài)下，顆粒物（特別是其中的水溶性化學(xué)組分）與大氣中的水汽相互作用，因而改變顆粒物的“面貌”。在顆粒物吸濕過程中，它的粒徑和折射率都將隨之發(fā)生變化，進(jìn)而改變其在大氣中的輻射強(qiáng)迫性質(zhì)（1.3節(jié)）。因此，基于“三組分”的光學(xué)平衡氣溶膠模型（4.3節(jié)），在本章的研究探討中，將氣溶膠吸濕的水分引入到顆粒物在濕狀態(tài)下光學(xué)性質(zhì)的模擬中。構(gòu)建模型的細(xì)節(jié)以及數(shù)據(jù)處理的詳細(xì)過程見6.1節(jié)。6.2節(jié)首先介紹了環(huán)境相對(duì)濕度下氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的閉合實(shí)驗(yàn)，該閉合實(shí)驗(yàn)可用于驗(yàn)證和評(píng)估建立的氣溶膠濕狀態(tài)下的光學(xué)模型及相關(guān)假設(shè)。之后，采用經(jīng)驗(yàn)證濕狀態(tài)氣溶膠光學(xué)模型模擬了一系列不同相對(duì)濕度下的各種氣溶膠光學(xué)性質(zhì)，模型輸出數(shù)據(jù)可供分析討論相對(duì)濕度對(duì)氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的影響（6.3和6.4節(jié)）。作為一種應(yīng)用，氣溶膠光學(xué)性質(zhì)隨著相對(duì)濕度和EC混合狀態(tài)變化的規(guī)律，將被用于研究相對(duì)濕度和EC混合狀態(tài)對(duì)新墾近地面邊界層氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫的影響（6.5節(jié)）。

編輯推薦

《珠江三角洲大氣氣溶膠輻射特性:基于觀測的模型方法及應(yīng)用(中英雙語版)》的主要讀者是大專院校和研究機(jī)構(gòu)大氣環(huán)境、大氣化學(xué)、大氣物理和氣候研究專業(yè)的科研人員、研究生和本科生。中英文對(duì)照的形式有利于讀者獲得更多、更全面的信息?！吨榻侵薮髿鈿馊苣z輻射特性:基于觀測的模型方法及應(yīng)用(中英雙語版)》的特點(diǎn)在于：以案例分析的方式介紹了如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定所需的儀器設(shè)備和模擬方法，設(shè)計(jì)閉合實(shí)驗(yàn)；如何綜合利用氣溶膠物理、化學(xué)、光學(xué)和輻射等相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)解決實(shí)際中遇到的科學(xué)問題；如何綜合利用觀測數(shù)據(jù)和模型模擬兩種工具開展數(shù)據(jù)分析等?！吨榻侵薮髿鈿馊苣z輻射特性:基于觀測的模型方法及應(yīng)用(中英雙語版)》所涉及的觀測實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：與氣溶膠物理和化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的雙電遷移性氣溶膠粒徑分析儀、吸濕性粒徑分析儀、分級(jí)顆粒物撞擊式采樣器及后續(xù)的各類氣溶膠化學(xué)成分分析儀器等，與氣溶膠光學(xué)性質(zhì)相關(guān)的三波長積分濁度計(jì)、多角度吸收光度計(jì)以及拉曼LIDAR系統(tǒng)。采用的模型和數(shù)值方法有：基于Mie理論的“三組分”球形氣溶膠模型（模擬氣溶膠顆粒物的光學(xué)性質(zhì)）、Monte Carlo法（不確定性分析）、Newton—Raphson迭代（模擬和觀測的擬合）以及薄層氣溶膠輻射模型等?！吨榻侵薮髿鈿馊苣z輻射特性:基于觀測的模型方法及應(yīng)用(中英雙語版)》還介紹了氣溶膠測量中的校正換算方法以及不同設(shè)備儀器的校正等內(nèi)容。此外，中英文對(duì)照是《珠江三角洲大氣氣溶膠輻射特性:基于觀測的模型方法及應(yīng)用(中英雙語版)》的一大特點(diǎn)，有利于讀者獲得更多、更全面的信息，同時(shí)還有助于擴(kuò)大《珠江三角洲大氣氣溶膠輻射特性:基于觀測的模型方法及應(yīng)用(中英雙語版)》的讀者范圍。

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