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激光雷达六年连续观测获得北京气溶胶混合层高度日变化特征
发布者:北京西迈威科科技有限公司 发布时间:2020-06-23 16:54:27 阅读:263

激光雷达六年连续观测获得北京气溶胶混合层高度日变化特征
发布时间:2020-06-23 09:51:03 作者:SystemMaster 来源: 浏览次数:191次
大气混合层高度决定着污染物扩散的空间,是估算近地面污染浓度的关键参数。中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室李正强研究员团队对地基激光雷达获取大气混合层高度日变化能力进行系统的评估,并获取北京城区长时间观测(2013-2018年)的混合层高度日变化的气候学特征。该研究利用小波协方差方法获取气溶胶后向散射信号变化梯度位置最低的局部最大值高度和最大的局部最大值高度,分别标记为混合层高度MLHL’和MLHL。与探空结果比较发现,MLHL获取的白天对流边界层高度和夜间残留层高度具有较好的精度,而MLHL’具有获取夜间稳定边界层高度的潜力。北京市MLHL日变化的最大值的季节特征表明冬季和秋季较低,春季和夏季较高。从2014年至2018年,MLHL的日最大值的年均值逐年增加,总增加量为0.338 km,其中2016年的增加量最大。MLHL的增加部分得益于北京市空气质量的改善。
至于将大气柱光学厚度转化为近地面污染物信息,利用激光雷达MLHL数据计算得到的地面PM2.5的精度比探空MLHRS更高。该精度在白天呈现出日变化,下午2点最高。这项研究提供的基于观测的北京城区长时间混合层高度日变化数据集,可以作为研究近地面空气污染的大气模型的重要数据来源。
 图1.激光雷达反演的混合层高度的结果及与探空数据的比较。(a)激光雷达后向散射信号的日变化。黑色线表示MLHL,白色线表示MLHL’,紫色三角形表示MLHRS.。(b、c、d)激光雷达RCS廓线及对应的小波变换廓线与探空温度和湿度廓线的比较。
图2.夏季下午2点激光雷达MLHL与探空MLHRS的比较。
 
图3.激光雷达获取的MLHL日变化循环的年际变化(2013-2018年)。
表1. 激光雷达获取的MLHL日变化循环的年际变化
MLHL/km
2013
2014
2015
2016
2017
2018
mean
1.118
1.110
1.216
1.352
1.391
1.502
maximum
1.207
1.291
1.435
1.577
1.597
1.629
minimum
1.025
0.975
0.989
1.121
1.158
1.287
上述研究成果发表在SCI期刊Atmospheric Chemistry and Physics (一区,IF=5.668),第一作者是中国科学院空天信息创新研究院李正强团队博士研究生王皓飞。该工作得到国家自然科学基金项目(41671367、41925019)和项目305090306的支持。
        原文链接:http://doi.org/10.5194/acp-2020-175, in review, 2020.
        引用格式:Wang, H., Li, Z., Lv, Y., Zhang, Y., Xu, H., Guo, J., and Goloub, P.: Determination and climatology of diurnal cycle of atmospheric mixing layer height over Beijing 2013–2018: Lidar measurements and implication for air pollution, Atmos. Chem. Phys. Discuss., http://doi.org/10.5194/acp-2020-175, in review, 2020.
 
 
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