王杨
- 作品数：15 被引量：58H指数：5
- 供职机构：中国科学院安徽光学精密机械研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金环境保护公益性行业科研专项安徽省自然科学基金更多>>
- 相关领域：理学环境科学与工程机械工程天文地球更多>>
- 多轴差分吸收光谱技术反演气溶胶消光系数垂直廓线被引量：13
- 2013年
- 研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)的气溶胶消光系数垂直廓线反演算法.该算法应用非线性最优估算法,通过MAX-DOAS测量的氧的二聚体(O4),反演气溶胶消光系数垂直廓线和光学厚度(AOD).首先研究了非线性最优估算法中权重函数、先验廓线协方差矩阵、测量不确定度协方差矩阵的计算方法,针对中国气溶胶浓度较高且变化剧烈的特征,设计了非线性迭代方案.然后在低气溶胶、高气溶胶和抬高型气溶胶三种状态下,通过计算机仿真模拟验证了MAX-DOAS气溶胶消光系数垂直分布反演算法,讨论了误差来源.之后在合肥地区开展了连续观测实验,并将反演的AOD与CE318太阳光度计对比,两者的相关性系数达到了0.94.AOD反演的相对误差约为20%.又将反演的最低层(0—0.3 km)气溶胶消光系数与能见度仪对比,两者的相关性系数为0.65.近地面气溶胶消光系数反演的总相对误差约为10%.模拟验证和对比实验均说明本文研究的气溶胶消光系数垂直廓线反演算法可以较好地获取对流层的气溶胶状态.
- 王杨李昂谢品华陈浩徐晋吴丰成刘建国刘文清
- 关键词：气溶胶光学厚度
- 利用O_4测量去除车载差分吸收光谱测量污染源NO_2排放通量计算中多次散射的影响被引量：6
- 2011年
- 基于被动差分光学吸收光谱(DOAS)算法,使用车载被动DOAS技术在测量污染源排放通量时,由于云的多次散射影响,导致污染源排放通量的计算误差。特别对于像NO2这样的整层分布气体,由于低层云的出现造成多次散射增强使得NO2浓度显著升高,造成在计算污染源排放通量时产生较大误差。针对此问题,提出在车载DOAS污染源排放通量监测中利用O4及SO2的垂直柱浓度信息,在通量计算中对由于多次散射造成的NO2柱浓度增加进行修正。利用此方法反演了2010年10月9日上海某工业区的实验数据,修正后及修正前通量计算值分别为0.50t/h和1.49t/h。结果表明利用此方法能够修正污染源排放通量测量中多次散射引起的柱浓度显著升高影响,进一步促进了此技术在准确获取污染源排放通量上的发展及应用。
- 吴丰成谢品华李昂司福祺王杨刘文清
- 关键词：大气光学差分光学吸收光谱
- 采用加权函数修正的差分光学吸收光谱反演环境大气中的CO_2垂直柱浓度被引量：7
- 2013年
- 采用加权函数修正的差分光学吸收光谱技术(weighting function modifie ddifferential optical absorption spec-troscopy,WFM-DOAS)测量环境大气中的CO2垂直柱浓度.以直射太阳光测量光谱为例,演示了WFM-DOAS算法的实现过程.将环境大气分为50层,借助辐射传输模拟软件SCIATRAN对各个测量光谱进行了模拟计算,获得了最小二乘法拟合所需的目标气体CO2及干扰气体H2O、CH4的柱权重函数和太阳归一化光谱常量.采用WFM-DOAS方法对一整天的直射太阳光测量光谱进行了反演,得到的反演误差均小于3%.最后比较了两种不同DOAS算法对同一条测量光谱的反演结果,验证了WFM-DOAS算法在红外被动气体遥感的优越性.
- 孙友文谢品华徐晋周海金刘诚王杨刘文清司福祺曾议
- 关键词：环境污染监测光学测量技术红外光谱温室气体
- 基于机载平台的NO_2垂直廓线反演灵敏度研究被引量：1
- 2013年
- 研究了基于机载多角度观测方式反演NO2垂直廓线的灵敏度,利用计算的权重因子和平均核分析了不同波长、不同观测角度、不同地表反照率、不同气溶胶模式、不同高度对廓线反演灵敏度的影响.结果表明,中心波长在370nm的紫外波段的平均核比中心波长在500nm的可见波段垂直分辨率更高,更有利于廓线反演;向上观测角度的测量结果中没有明显的廓线信息,而向下观测角度的测量结果包含更多的廓线信息;地表反照率对廓线反演没有明显影响;高气溶胶模式使得廓线反演的灵敏度升高;较低的飞行高度计算的平均核差异不明显,不利于廓线信息的反演.
- 徐晋谢品华司福祺李昂周海金吴丰成王杨刘建国刘文清
- 关键词：机载垂直廓线灵敏度
- 直射太阳光差分吸收光谱反演NO_2整层垂直柱浓度被引量：3
- 2012年
- 在直射太阳光差分吸收光谱技术(DS-DOAS)中,通常采用测量期间较干净大气条件下太阳天顶角最小时的测量谱作为参考谱反演整层垂直柱浓度(VCD)。由于参考谱中依然含有未知的NO2吸收结构,因此得到的是VCD的相对值。该文将大气外层高精度太阳夫琅禾费标准光谱与仪器函数卷积后作为参考谱,避免了参考谱中含有NO2的吸收结构引入的误差。通过研究3月7日用此新方法获得的斜柱浓度(SCD)与通常方法获得的差分斜柱浓度(dSCD)的比较,新方法反演SCD的误差小于1.6×1016 molecules.cm-2;通常方法反演SCD的误差在4.25×1016 molecules.cm-2附近,采用新方法误差减少了62%以上。最后将DS-DOAS测量的NO2整层VCD与多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)测得的NO2对流层VCD进行了对比,结果表明新方法可以有效的改进通常方法计算VCD的误差。
- 王杨谢品华李昂徐晋曾议司福祺吴丰成
- 多轴差分吸收光谱技术测量NO_2对流层垂直分布及垂直柱浓度被引量：16
- 2013年
- 研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)的对流层NO2垂直廓线及垂直柱浓度反演方法.该方法采用了先反演气溶胶廓线,然后在此基础上反演痕量气体垂直分布的两步反演方法.其中痕量气体廓线反演时采用了非线性最优估算法,使反演更少地依赖于先验信息,更有利于自动获取痕量气体廓线.首先研究了应用非线性最优估算法的痕量气体垂直廓线反演算法中权重函数、先验廓线及其协方差矩阵的计算方法,设计了适合于痕量气体垂直分布变化剧烈地区的迭代方案.通过计算机仿真,研究了算法重建盒子型和抬高型NO2廓线的效果,研究表明两种典型分布下算法都可以较好地重建2 km以下的NO2分布,在近地面的反演精度达到0.6%.然后在低气溶胶、高气溶胶和抬高型气溶胶三种典型条件下,研究了算法重建同一NO2廓线的效果,研究表明不同气溶胶条件下反演算法都可以得到相似的结果.分析了错误的气溶胶状态对于NO2廓线反演的影响以及反演算法的误差来源.在合肥地区开展连续观测实验,并将观测的NO2垂直柱浓度与卫星对比,相关性系数达到了0.85.将MAX-DOAS反演的近地面NO2浓度与长程DOAS结果对比,相关性系数达到0.76.此外简化的MAX-DOAS痕量气体垂直柱浓度反演方法中常采用固定典型的气溶胶状态,将两步法结果与简化方法结果进行对比,两者的最大相对偏差为112%.因此准确获取气溶胶状态,尤其是气溶胶光学厚度,对准确反演对流层NO2垂直柱浓度十分必要.
- 王杨李昂谢品华陈浩牟福生徐晋吴丰成曾议刘建国刘文清
- 基于MAX-DOAS的对流层NO_2和气溶胶光学厚度遥测反演被引量：2
- 2015年
- 随着全球工业化速度加快和人口的增多,大气环境问题日益突出,NO_2和气溶胶在大气化学中扮演着重要的角色。地基多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)基于被动DOAS原理,近年来已成功应用于大气痕量气体柱浓度和气溶胶光学厚度(AOD)测量方面。基于被动DOAS算法对合肥秸秆燃烧期间NO_2柱浓度以及气溶胶光学厚度进行了观测,并把对流层柱浓度和臭氧监测仪(Ozone Monitoring Instrument,OMI)结果进行对比;测量的气溶胶光学厚度和太阳光度计(CE318)进行了对比。结果表明,MAX-DOAS测量结果要高于卫星值,11月6日MAX-DOAS测量NO_2柱浓度日均值为OMI的1.9倍;二者在无云条件下一致性较好;MAX-DOAS反演AOD和太阳光度计结果相关性在0.9以上。
- 牟福生李昂谢品华王杨徐晋张杰陈浩吴丰成
- 关键词：气溶胶光学厚度太阳光度计
- MAX-DOAS仪器观测大气Ring效应及对气溶胶参数的敏感性研究被引量：2
- 2016年
- Ring效应是指大气中O_2和N_2分子对太阳光的转动拉曼散射致使太阳夫琅禾费结构变浅(被填充)的现象。大气气溶胶能够改变光子在大气中的光程和大气散射性质,进而影响到光子发生转动拉曼散射的几率(RSP),最终影响填充效应。通过观测RSP在不同气溶胶状态下的变化,可以反演得到气溶胶参量信息。采用地基多轴差分吸收光谱(multi-axis differential optical absorption spectroscopy,MAX-DOAS)方法在晴朗无云天气下对Ring效应进行了观测,并把测量值和模型值进行了对比,两者一致性较好;选取大气辐射传输模型McArtim研究了在不同大气条件下Ring效应对气溶胶参数等的灵敏度,结果表明在大多数测量情况下,气溶胶光学厚度和边界层高度对RSP影响较大,在90°仰角时,AOD从0.1增加到1,RSP减少了24.6%,边界层高度从1km增加到3km,RSP增加了4.4%。研究表明,Ring效应对气溶胶光学厚度和边界层高度较为敏感,这为反演气溶胶的垂直分布提供了一种新方法。
- 牟福生谢品华李昂王杨吴丰成徐晋张杰陈浩孙友文
- 基于MAX-DOAS观测大气Ring效应的气溶胶消光廓线反演被引量：2
- 2015年
- Ring效应指大气中O2和N2分子对太阳光的转动拉曼散射导致太阳夫朗禾费线变浅(被填充)的现象。气溶胶能够改变光子在大气中的光程和大气散射性质,进而影响散射次数和转动拉曼散射几率,所以可以通过观测Ring效应强度获取气溶胶信息。研究了一种利用地基多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)仪器观测反演气溶胶信息的新方法,基于MAX-DOAS仪器在晴朗天气下对大气Ring效应进行观测,结合Mc Artim大气辐射传输模型可以获取气溶胶消光廓线。将MAX-DOAS反演气溶胶光学厚度结果和太阳光度计观测结果进行了对比,一致性较好。研究结果表明,基于地基MAX-DOAS观测大气Ring效应反演气溶胶消光廓线是可行的。
- 牟福生谢品华李昂王杨吴丰成陈浩徐晋张杰
- 关键词：大气光学气溶胶太阳光度计
- 基于Monte Carlo大气辐射传输模型的Ring效应模拟被引量：3
- 2013年
- Ring效应描述了由于大气的转动Raman散射导致的太阳夫琅禾费线变弱的现象,这种现象受气溶胶光学性质的影响,因此可以通过模拟Ring效应反映气溶胶状况。研究了基于Monte Carlo大气辐射传输模型(McArtim)模拟计算Ring效应的方法。采用合适的大气参数带入模型,计算总光子中发生转动Raman散射的光子数的概率来衡量Ring效应的强度,并将模拟计算的Ring强度结果和MAX-DOAS系统实测的Ring效应强度进行对比,得到了较好的一致性。结果表明,通过大气辐射传输模型模拟计算Ring效应具有快速特点,在未来的工作中将结合MAX-DOAS技术,利用Ring效应模拟反演大气气溶胶状况。
- 裴显李昂谢品华吴丰成王杨徐晋
