近期,中科院合肥研究院安光所謝品華研究員科研團(tuán)隊(duì)在重霾環(huán)境下地基多軸差分光學(xué)吸收光譜(MAX-DOAS)觀測(cè)氣溶膠和二氧化氮立體分布研究方面取得新進(jìn)展,相關(guān)研究工作以《基于輻射傳輸模型模擬評(píng)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》為題發(fā)表于期刊Atmospheric Chemistry and Physics上。
MAX-DOAS是一種地基遙感新技術(shù),用于獲取痕量氣體和氣溶膠的垂直分布。然而,由于重霾環(huán)境下大氣輻射傳輸復(fù)雜,測(cè)量的信息量有限,使得MAX-DOAS廓線反演仍具有挑戰(zhàn)性。針對(duì)高氣溶膠條件尤其是中國(guó)秋冬季頻發(fā)的重霾條件,MAX-DOAS技術(shù)觀測(cè)痕量氣體和氣溶膠的適用性尚未開展系統(tǒng)的研究。
謝品華團(tuán)隊(duì)與德國(guó)馬普化學(xué)所合作,基于大氣輻射傳輸模擬評(píng)估了MAX-DOAS目前常用的兩類反演算法在不同氣溶膠污染條件下(尤其是重霾條件)的反演性能。一種是基于最優(yōu)估計(jì)的反演算法,另一種則使用參數(shù)化方法。
首先,研究人員對(duì)反演的氣溶膠廓線與輸入廓線的系統(tǒng)偏差進(jìn)行了研究。隨著氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)的增加,反演廓線與真實(shí)廓線的系統(tǒng)偏差增大,且反演的AOD低于真實(shí)值。對(duì)于最優(yōu)估計(jì)算法,可以通過(guò)優(yōu)化先驗(yàn)廓線的協(xié)方差矩陣來(lái)提高反演值與真實(shí)值的一致性。其次,高氣溶膠對(duì)二氧化氮廓線反演的影響結(jié)果表明,二氧化氮垂直柱濃度(VCD)對(duì)最優(yōu)估算法有顯著的影響,低二氧化氮垂直柱濃度時(shí),最優(yōu)估算法反演結(jié)果相對(duì)高估,而高二氧化氮VCD相對(duì)低估??偟膩?lái)說(shuō),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。該成果將為重污染條件下開展MAX-DOAS觀測(cè)提供重要的依據(jù)和指導(dǎo)。
該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)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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