基于激光雷達的南京仙林地區(qū)氣溶膠遙感監(jiān)測研究.pdf

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

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

3、14年3月至2015年2月南京仙林地區(qū)上空氣溶膠的時空變化情況，并結合多源數據對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行了評價分析。主要研究成果體現在以下幾個方面：(1)基于能見度的動態(tài)雷達比計算方法。雷達比是影響激光雷達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作為激光雷達反演約束進而解算出雷達比的方法。與傳統(tǒng)方法相比，該方法求得了在更小時間尺度上連續(xù)的雷達比動態(tài)變化情況。實驗表明：

4、利用動態(tài)雷達比能明顯提高激光雷達反演精度。(2)激光雷達可以有效探測氣溶膠的垂直分層結構，這體現出了其對于大氣污染監(jiān)測的獨特優(yōu)勢。利用激光雷達探測結果對南京仙林地區(qū)氣溶膠光學特性垂直分布進行了分析。在觀測期內，在近地表200m高度的消光系數明顯較大，氣溶膠濃度高。0-02km和0205km兩個高度的變化趨勢基本一致，都呈現出雙峰結構，這與地表人類活動密切相關。地表湍流使得O51km高度的消光系數均值在午后出現上升且明顯大于O205km高

5、度范圍的消光系數均值。仙林地區(qū)的大氣邊界層在一日之內變化明顯，觀測期內平均波動范圍在1-2km左右。邊界層高度的變化主要和太陽輻射強度有關。觀測期每個月份的消光系數平均廓線各有不同。2015年1月份的近地表消光系數均值最小，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，達到06km。1左右。此外，每個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)由于激光雷達所獲取的數據不具有面上的代表性且本文的單波段Mie散射雷達測量參數相對較少，僅靠單一設備很難實現對氣溶膠污染過程的全面科學分析。因此，利用多源數據參與污染過程評價具有必要性。本研究基于激光雷達數據，結合氣象資料、環(huán)境監(jiān)測數據以及數值模擬結果(NAAPS、HYSPLIT)等多源數據對典型氣溶膠污染案例進行分析。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)大氣污染過程復雜且污染源多樣，大氣