基于光谱分析的大气混合层高度测量研究

作者：项雅静; 王珊珊; 周斌^*

来源：光谱学与光谱分析, 2018, 38(12): 3653-3658.

• 差分光学吸收光谱技术
• NO2
• 混合层高度
• 光谱分析

基于地基主动和被动差分光学吸收光谱(DOAS)分析方法,在2015年5月至2016年5月期间对上海近地面NO2浓度(cNO2)及对流层NO2的垂直柱浓度(NO2VCDtrop)进行了观测。主动长光程差分光学吸收光谱系统(long-path DOAS,LP-DOAS)观测得的cNO2小时均值与上海市全市空气质量cNO2小时均值呈正相关,相关系数为0. 81。被动多轴差分光学吸收光谱系统(multi-axis DOAS,MAX-DOAS)观测得的NO2VCDtrop与GOME-2和OMI卫星传感器测得的NO2VCDtrop也均呈正相关,相关系数分别为0. 89和0. 88。大气污染物的输送、扩散、稀释和沉降等过程主要发生在边界层中,白天混合层占到边界层的大部分,混合层高度(MLH)以上的自由对流层中污染物浓度较小,混合层内NO2接近均匀混合时,利用地基主、被动DOAS观测得到的NO2数据可以快速计算大气混合层高度。计算得的MLH与GDAS气象数据库中的边界层高度(PBLH)明显相关,相关系数达0. 93,二者结果大小均在0. 1～2 km之间。实验观测期间,MLH与PBLH日变化趋势均呈单峰形,MLH高值出现在12:00—15:00,由于PBLH时间分辨率低,最高值出现在14:00,同时二者月均变化趋势一致,2015年9月和2016年2月数值较高,2015年7月和2016年3月数值较低,另外求得MLH约为PBLH的0. 98±0. 59倍,符合狭义MLH与PBLH的关系。计算得的MLH与同点位激光雷达测得的PBLHLidar也具有较高的相关性,相关系数达0. 75,PBLHLidar略大于MLH,但是二者在早晨5和6时和下午5和6时大小趋于相同,符合大气发展规律。说明该算法具有较高的可行性。

• 单位
  复旦大学