珠江三角洲大氣氣溶膠輻射特性

內容概要

本書在系統(tǒng)觀測的基礎上，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“閉合實驗”方案，精心組織了對大氣氣溶膠物理一化學一光學特性的綜合觀測，細致介紹了儀器特性和數(shù)據(jù)資料處理等。基于該觀測資料，本書采用了一套系統(tǒng)數(shù)值模型方法，對觀測地區(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氣溶膠輻射特性和直接輻射強迫的影響進行了深入研究，進而解析出當?shù)貧馊苣z光學污染的化學貢獻率。本書對珠江三角洲新墾地區(qū)氣溶膠輻射特性進行了系統(tǒng)、深入的研究，深化了對該區(qū)域細粒子及其環(huán)境效應的科學認識，在方法學和基礎理論研究上也有獨到之處。    本書的主要讀者是大專院校和研究機構大氣環(huán)境、大氣化學、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迫效應　　1.1.1　氣溶膠消光與能見度降低的關系　　1.1.2　氣溶膠直接輻射強迫：簡單的薄層氣溶膠輻射模型　1.2　元素碳的混合狀態(tài)及其對顆粒物光吸收的影響　　1.2.1　如何命名強烈光吸收型含碳氣溶膠　　1.2.2　元素碳的混合狀態(tài)　　1.2.3　不同混合狀態(tài)對元素碳光吸收的放大效應　　1.2.4　氣溶膠中元素碳混合狀態(tài)的主要研究方法　1.3　相對濕度對氣溶膠光學性質的影響　　1.3.1　氣溶膠吸濕增長過程改變其光學性質　　1.3.2　氣溶膠光學性質吸濕增長規(guī)律的主要研究方法　1.4　閉合實驗在氣溶膠輻射特性研究中的應用　1.5　珠江三角洲的大氣灰霾和本研究將嘗試解決的科學問題第2章　基于氣溶膠光學閉合實驗的觀測實驗研究　2.1　觀測站點：新墾　　2.1.1　站點位置　　2.1.2　氣象條件　2.2　站點觀測系統(tǒng)的設立：基于氣溶膠的光學閉合實驗　2.3　氣溶膠各類性質的綜合觀測　　2.3.1　氣溶膠光學性質　　2.3.2　干狀態(tài)下顆粒物數(shù)濃度粒徑譜分布　　2.3.3　顆粒物質量和化學組成的粒徑分布　　2.3.4　氣溶膠的吸濕增長特性　2.4　小結第3章　新墾觀測的氣溶膠光學、微物理和化學性質概況　3.1　干狀態(tài)下氣溶膠的光學性質　　3.1.1　氣溶膠顆粒物光學性質概況　　3.1.2　氣溶膠光學性質的變化趨勢及其相互關系　3.2　氣溶膠顆粒物數(shù)濃度、質量濃度和化學成分譜分布特征　　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成分質量濃度譜分布　　3.2.3　質量閉合實驗　3.3　小結第4章　大氣氣溶膠光學模擬的基本理論與模型方法　4.1　球形顆粒物光學性質的數(shù)值解：Mie理論　　4.1.1　均勻球形顆粒物：BHMIE程序　　4.1.2　“核－殼”雙層結構球形顆粒物：BHCOAT程序　4.2　修正的積分Mie模型　　4.2.1　積分Mie模型對大氣氣溶膠光學性質的模擬　　4.2.2　模型中針對TSI 3563 Nephelometer“角度截斷”不完備性對總散射相函數(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”光學平衡球形氣溶膠模型　　4.3.1　新墾氣溶膠的球形假設　　4.3.2　“三組分”光學平衡氣溶膠模型　4.4　小結第5章　干狀態(tài)下氣溶膠光學閉合實驗：元素碳混合狀態(tài)的反演　5.1　干狀態(tài)氣溶膠光學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以完全外混或內混狀態(tài)存在時測量和模擬的氣溶膠光學性質的比較　5.3　測量和基于反演方法優(yōu)化擬合的氣溶膠光學性質的比較　5.4　干狀態(tài)下EC與非光吸收組分的混合狀態(tài)　5.5　小結第6章　相對濕度對氣溶膠光學性質和近地面邊界層氣溶膠直接輻射強迫的影響第7章　氣溶膠光學性質的化學貢獻解析第8章　總結和展望附錄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　B2.1　希臘符號　B2.2　其他符號　B2.3　上/下標

章節(jié)摘錄

第6章 相對濕度對氣溶膠光學性質和近地面邊界層氣溶膠直接輻射強迫的影響第5章完成了氣溶膠在干狀態(tài)下的光學閉合實驗；采用基于閉合實驗建立的內守恒優(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）。謹記該定義中的“氣體”二字是十分重要的，因為氣溶膠“顆粒物”是“生活”在“大氣”中的。在不同熱力學狀態(tài)下，顆粒物（特別是其中的水溶性化學組分）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，進而改變其在大氣中的輻射強迫性質（1.3節(jié)）。因此，基于“三組分”的光學平衡氣溶膠模型（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)下光學性質的模擬中。構建模型的細節(jié)以及數(shù)據(jù)處理的詳細過程見6.1節(jié)。6.2節(jié)首先介紹了環(huán)境相對濕度下氣溶膠光學性質的閉合實驗，該閉合實驗可用于驗證和評估建立的氣溶膠濕狀態(tài)下的光學模型及相關假設。之后，采用經(jīng)驗證濕狀態(tài)氣溶膠光學模型模擬了一系列不同相對濕度下的各種氣溶膠光學性質，模型輸出數(shù)據(jù)可供分析討論相對濕度對氣溶膠光學性質的影響（6.3和6.4節(jié)）。作為一種應用，氣溶膠光學性質隨著相對濕度和EC混合狀態(tài)變化的規(guī)律，將被用于研究相對濕度和EC混合狀態(tài)對新墾近地面邊界層氣溶膠直接輻射強迫的影響（6.5節(jié)）。

編輯推薦

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