[发明专利]基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法及系统，其中方法包括以下步骤：采用激光雷达和太阳光度计分别进行气溶胶光学特性测量，获得激光雷达数据和太阳光度计数据；根据所述太阳光度计数据反演获得低层大气的光学厚度；根据所述激光雷达数据反演获得低层大气的消光系数；基于反演获得的所述低层大气的光学厚度和低层大气的消光系数，采用消光法反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布。本发明结合激光雷达和太阳光度计的测量数据，应用大气光学厚度分层以及消光法反演气溶胶谱分布特征，获得低层大气的粒子谱分布拟合函数。

技术领域

本发明涉及大气光学技术领域，尤其涉及一种基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法及系统。

背景技术

雾霾是一种常见的天气现象，它是由于空气中含有的颗粒物、氮氧化物的总量超过正常水平，造成空气浑浊，能见度度降低。雾霾对大气的影响和它的气溶胶粒子分布具有直接关系。对于雾霾天气来说，不管是空气中的小粒子浓度还是大粒子浓度都比正常天气大的多。相比较雾天气，霾天气中的气溶胶小粒子大于雾天气中气溶胶小粒子浓度，而霾天气中气溶胶大粒子浓度远小于雾天气中气溶胶大粒子浓度。

基于太阳光度计测量数据，采用消光法进行气溶胶谱分布反演时，由于太阳光度计获得的大气消光为整层大气，所以由此反演获得气溶胶谱分布为整层大气的气溶胶谱分布，而雾霾一般分布在低空中，因此研究者更关心的为低层大气中气溶胶。在低层大气中，消光主要受气溶胶影响，气溶胶主要聚集在0-5km，上层大气的消光主要是分子消光，因此不同高度处的大气消光是由不同原因引起，由此可开展低层气溶胶的谱分布研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对目前基于太阳光度计测量数据只能获得整层大气的气溶胶谱分布的缺陷，提供一种基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法及系统，应用大气光学厚度分层方法以及消光法反演气溶胶谱分布特征，获得不同气溶胶粒子大小时的谱分布拟合函数。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面，提供了一种基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法，该方法包括：

采用激光雷达和太阳光度计分别进行气溶胶光学特性测量，获得激光雷达数据和太阳光度计数据；

根据所述太阳光度计数据反演获得低层大气的光学厚度；

根据所述激光雷达数据反演获得低层大气的消光系数；

基于反演获得的所述低层大气的光学厚度和低层大气的消光系数，采用消光法反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布。

在根据本发明所述的基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法中，优选地，所述根据所述太阳光度计数据反演获得低层大气的光学厚度的步骤具体为：基于均匀平行球面大气假定将大气分为两层，第一层为低层大气，第二层为上层大气，太阳光线通过第一层大气路径和第二层大气路径随太阳天顶角发生变化；采用多个太阳天顶角下的数据通过多元线性回归方法计算得到这两层的大气路径长度；基于所述大气路径长度分别计算获得低层大气和上层大气的光学厚度。

在根据本发明所述的基于雾霾测量数据的气溶胶粒子谱分布拟合方法中，优选地，所述根据所述激光雷达数据反演获得低层大气的消光系数的步骤具体为：根据测量的激光雷达数据利用激光雷达数据反演软件获得不同探测距离处的消光系数；利用不同探测距离处的消光系数计算低层大气对应的消光系数。