[發(fā)明專利]基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810096141.6
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN108445507A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉興潤;李霞;朱希娟;劉浩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京環(huán)境特性研究所
• 主分類號(hào): G01S17/95
• 分類號(hào): G01S17/95;G01N21/17;G06F17/50
• 代理公司: 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌;張沫

本發(fā)明涉及一種基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法及系統(tǒng)，其中方法包括以下步驟：采用激光雷達(dá)和太陽光度計(jì)分別進(jìn)行氣溶膠光學(xué)特性測量，獲得激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和太陽光度計(jì)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述太陽光度計(jì)數(shù)據(jù)反演獲得低層大氣的光學(xué)厚度；根據(jù)所述激光雷達(dá)數(shù)據(jù)反演獲得低層大氣的消光系數(shù)；基于反演獲得的所述低層大氣的光學(xué)厚度和低層大氣的消光系數(shù)，采用消光法反演獲得低層大氣的氣溶膠粒子譜分布。本發(fā)明結(jié)合激光雷達(dá)和太陽光度計(jì)的測量數(shù)據(jù)，應(yīng)用大氣光學(xué)厚度分層以及消光法反演氣溶膠譜分布特征，獲得低層大氣的粒子譜分布擬合函數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

霧霾是一種常見的天氣現(xiàn)象，它是由于空氣中含有的顆粒物、氮氧化物的總量超過正常水平，造成空氣渾濁，能見度度降低。霧霾對大氣的影響和它的氣溶膠粒子分布具有直接關(guān)系。對于霧霾天氣來說，不管是空氣中的小粒子濃度還是大粒子濃度都比正常天氣大的多。相比較霧天氣，霾天氣中的氣溶膠小粒子大于霧天氣中氣溶膠小粒子濃度，而霾天氣中氣溶膠大粒子濃度遠(yuǎn)小于霧天氣中氣溶膠大粒子濃度。

基于太陽光度計(jì)測量數(shù)據(jù)，采用消光法進(jìn)行氣溶膠譜分布反演時(shí)，由于太陽光度計(jì)獲得的大氣消光為整層大氣，所以由此反演獲得氣溶膠譜分布為整層大氣的氣溶膠譜分布，而霧霾一般分布在低空中，因此研究者更關(guān)心的為低層大氣中氣溶膠。在低層大氣中，消光主要受氣溶膠影響，氣溶膠主要聚集在0-5km，上層大氣的消光主要是分子消光，因此不同高度處的大氣消光是由不同原因引起，由此可開展低層氣溶膠的譜分布研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對目前基于太陽光度計(jì)測量數(shù)據(jù)只能獲得整層大氣的氣溶膠譜分布的缺陷，提供一種基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法及系統(tǒng)，應(yīng)用大氣光學(xué)厚度分層方法以及消光法反演氣溶膠譜分布特征，獲得不同氣溶膠粒子大小時(shí)的譜分布擬合函數(shù)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面，提供了一種基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法，該方法包括：

采用激光雷達(dá)和太陽光度計(jì)分別進(jìn)行氣溶膠光學(xué)特性測量，獲得激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和太陽光度計(jì)數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述太陽光度計(jì)數(shù)據(jù)反演獲得低層大氣的光學(xué)厚度；

根據(jù)所述激光雷達(dá)數(shù)據(jù)反演獲得低層大氣的消光系數(shù)；

基于反演獲得的所述低層大氣的光學(xué)厚度和低層大氣的消光系數(shù)，采用消光法反演獲得低層大氣的氣溶膠粒子譜分布。

在根據(jù)本發(fā)明所述的基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法中，優(yōu)選地，所述根據(jù)所述太陽光度計(jì)數(shù)據(jù)反演獲得低層大氣的光學(xué)厚度的步驟具體為：基于均勻平行球面大氣假定將大氣分為兩層，第一層為低層大氣，第二層為上層大氣，太陽光線通過第一層大氣路徑和第二層大氣路徑隨太陽天頂角發(fā)生變化；采用多個(gè)太陽天頂角下的數(shù)據(jù)通過多元線性回歸方法計(jì)算得到這兩層的大氣路徑長度；基于所述大氣路徑長度分別計(jì)算獲得低層大氣和上層大氣的光學(xué)厚度。

在根據(jù)本發(fā)明所述的基于霧霾測量數(shù)據(jù)的氣溶膠粒子譜分布擬合方法中，優(yōu)選地，所述根據(jù)所述激光雷達(dá)數(shù)據(jù)反演獲得低層大氣的消光系數(shù)的步驟具體為：根據(jù)測量的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)利用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)反演軟件獲得不同探測距離處的消光系數(shù)；利用不同探測距離處的消光系數(shù)計(jì)算低層大氣對應(yīng)的消光系數(shù)。