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oe1(光电查) - 科学论文

36 条数据
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  • 利用MODIS红光与2.12微米波段进行秋冬季节气溶胶反演

    摘要： 秋冬季节，气溶胶是京津冀地区重要的大气污染物。针对秋冬气溶胶监测，植被稀少和MODIS传感器老化是需要解决的两个问题。本文通过分析MODIS红光与短波红外（2.12微米）波段的气溶胶辐射特征，在假设红光与2.12微米波段反射率比值恒定的前提下，建立了适用于陆表气溶胶的新算法。利用2016年9月至2017年2月京津冀地区的MODIS数据开展气溶胶反演，结果显示该算法能有效获取稀疏植被区的气溶胶信息。通过与北京AERONET/PHOTONS站点验证，相关系数超过0.9，且77%的反演结果落在预期误差范围内。误差分析表明：黑碳组分比例2%的误差会导致15%的反演偏差；而在60%以上的地表区域，红光与2.12微米波段反射率比值变化引起的误差小于0.1。

    关键词： 红外测量、遥感、气溶胶、大气测量

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 基于混合多波长激光雷达数据的气溶胶光学与微物理参数反演——DISCOVER-AQ 2011项目

    摘要： 首次从混合多波长激光雷达数据集中获取了气溶胶微物理特性（有效半径、体积浓度和表面积浓度）及气溶胶光学特性（复折射指数与单次散射反照率）。2011年7月，在DISCOVER-AQ计划首次部署期间，研究团队对巴尔的摩-华盛顿特区区域采用机载（原位与遥感）和地基遥感系统协同开展了气溶胶光学与微物理特性的剖面探测。该混合多波长激光雷达数据集整合了地基355纳米弹性后向散射激光雷达测量数据、机载532纳米高光谱分辨率激光雷达（HSRL）测量数据，以及相距不足5公里处获取的1064纳米弹性后向散射激光雷达测量数据。这是首个在白天获取激光雷达光学与微物理反演结果，并直接与AERONET及原位测量进行11组案例对比的研究。激光雷达与AERONET反演结果呈现良好一致性，而激光雷达反演结果与飞机原位测量之间存在较大差异，研究认为气溶胶吸湿效应是导致该差异的主要因素。

    关键词： 气溶胶、激光雷达、DISCOVER-AQ（发现空气质量）、微物理特性、光学特性

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 评估激光波长和检测阶段几何结构对单颗粒质谱仪中光学检测效率的影响

    摘要： 单颗粒质谱技术（SPMS）是研究气溶胶的在线分析工具，能够以与大气过程相关的时间分辨率测量具有粒径分辨能力的化学组成。该技术通过光学颗粒探测实现消融激光脉冲与离子源中颗粒存在的有效时间同步，并可通过测量两检测阶段间颗粒到达时间的偏移量进行空气动力学粒径分级。光学检测阶段的效率对仪器整体性能具有重要影响。 我们在激光消融气溶胶颗粒飞行时间质谱仪（LAAP-TOF）的检测阶段，无需大幅改动仪器几何结构，集成了由高功率光纤耦合Nd:YAG固态激光器与准直光束组成的定制检测激光系统。利用准直激光束构建了数值模型，可预测检测激光波长、输出功率、光束聚焦特性、光收集角、颗粒尺寸及折射率对检测激光束有效检测半径（R）的影响。我们将模型预测结果与"云中冰晶-尘埃"（ICE-D）项目获取的环境数据集进行对比。相比405 nm聚焦激光二极管系统，新激光系统使仪器对500-800 nm球形颗粒的灵敏度提升了一个数量级。 模型表明：颗粒尺寸的检测限由米氏理论预测的散射截面（Csca）决定。此外，当光收集角度较窄时，Csca随颗粒直径变化的振荡会导致R值波动，进而在颗粒传输范围内产生显著的粒径依赖性检测效率差异。这种检测偏差会影响仪器测量的空气动力学粒径分布，并解释了环境数据集中对海盐颗粒的部分检测偏好现象。

    关键词： LAAP-TOF（激光气溶胶飞行时间质谱仪）、气溶胶、单颗粒质谱分析、米氏理论、激光波长、检测阶段几何结构、光学检测效率

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用激光散射技术可视化言语产生的口腔飞沫

    摘要： 言语过程中产生的气溶胶和飞沫与病毒人际传播有关，目前人们正着力探究新冠病毒通过这些途径传播的机制。说话行为会产生大小不一的口腔液体飞沫，这些飞沫可能携带具有传染性的病毒颗粒。大飞沫会迅速沉降到地面，而小飞沫会脱水后以"飞沫核"形式悬浮于空气中，其表现如同气溶胶，从而扩大了传染性颗粒的扩散空间。我们报道了一项激光散射实验结果，该实验可视化了言语产生的飞沫及其运动轨迹。

    关键词： 新冠肺炎、演讲、病毒传播、激光散射、飞沫、气溶胶

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 欧洲地表太阳辐射与光伏潜力的未来演变：探究气溶胶的作用

    摘要： 近几十年来，全球光伏技术部署呈现总体增长趋势。能源行业需要全面掌握太阳能资源及其未来演变情况。多项研究通过全球气候模型（GCM）和区域气候模型（RCM）对太阳能资源和光伏潜力进行估算，结果显示欧洲地区的预测变化存在GCM与RCM的差异：GCM预测地表太阳辐射（SSR）将增加（因而光伏潜在产量也将提升），而多数RCM模拟则显示欧洲SSR将下降。本研究探究了RCM中气溶胶强迫作用作为该矛盾现象的关键解释因素。结果表明，在21世纪中期预测时段（以代表性浓度路径RCP8.5情景下1971-2000年为基准对比2021-2050年），包含动态气溶胶的RCM模拟与GCM在欧洲SSR变化的符号和幅度上具有一致性，其余RCM则呈现相反信号。变化幅度可能取决于具体RCM模型及其气溶胶强迫选择。就光伏潜力而言，包含动态气溶胶的RCM模拟显示（尤其在中欧和东欧夏季）将出现增长，某些情况下最大增幅可达+10%。本研究揭示了常被忽视的RCM气溶胶强迫演变的关键作用，同时指出在使用多模式协调区域气候降尺度实验（CORDEX）的太阳辐射及相关变量预测时需格外谨慎，并主张在下一代CORDEX模拟中纳入气溶胶强迫演变过程。

    关键词： 区域气候建模、光伏未来预测、气溶胶、光伏能源

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 瓦伦西亚（2018.7.22-2018.7.27）] IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - "竖琴"高光谱成像偏振仪与地球科学遥感对高科学回报小型卫星载荷的需求

    摘要： 估算气候变化的最大不确定性源于气溶胶和云微物理特性定量信息的缺乏，这限制了我们对气候系统中云-气溶胶相互作用过程及云反馈机制的理解。部分局限来自全球卫星传感器数量有限，而这些传感器仅能测量气溶胶和云微物理特性中的有限子集。推动小型卫星开展高质量云与气溶胶微物理测量是破解这一难题的重要途径。小型卫星的低成本优势可实现多平台甚至星座部署，从而提升目标测量所需的空间与时间覆盖范围。HARP（超角彩虹偏振仪）是一款3U立方星传感器，专为测量气溶胶、云层及地表特性设计，其宽视场角通过多波长和数十个不同沿轨观测角度实现近乎全球的覆盖能力。HARP开发的技术能在严格保持科学要求的前提下，将这些特性集成于立方星传感器的体积限制内。

    关键词： 多角度、气溶胶、云、立方星、偏振计

    更新于2025-09-23 07:03:13

  • 一种基于LM-BP神经网络利用MODIS大气产品估算月平均日全球太阳辐射的方法

    摘要： 太阳能是世界上应用最广泛的可再生能源之一，其开发利用已融入人们的生活。因此，准确的太阳辐射数据对光伏发电选址、太阳炉及节能建筑设计具有重要意义。但由于全国地面观测站点稀少且分布不均，实际获取精确太阳辐射数据存在挑战。现有许多人工神经网络（ANN）估算模型被开发用于预测太阳辐射，但这些模型大多基于常规气象数据——由于常规气象站缺乏仪器观测，云量、气溶胶和水汽因素很少被纳入考量。 本研究基于中分辨率成像光谱仪（MODIS）提供的云量、气溶胶和可降水量数据，结合常规气象数据，采用Levenberg-Marquardt（LM）算法构建了反向传播（BP）神经网络模型（简称LM-BP），用于模拟月平均日总太阳辐射（M-GSR）。通过对比本研究模型、多元线性回归（MLR）模型以及云与地球辐射能量系统（CERES）遥感辐射产品的三种M-GSR估算结果发现：ANN模型的精度优于MLR模型和CERES辐射产品，其均方根误差（RMSE）分别为1.34 MJ·m?2（ANN）、2.46 MJ·m?2（MLR）和2.11 MJ·m?2（CERES）。最终基于该ANN方法，估算了研究区域36个常规气象站2012年全年12个月的M-GSR值。本研究的LM-BP方法所得太阳辐射数据可为太阳能热能利用提供参考依据。

    关键词： 可降水量、太阳辐射、LM-BP神经网络、气溶胶、云

    更新于2025-09-23 17:16:49

  • 基于去极化激光雷达的液态云微物理特性测定方法

    摘要： 偏振激光雷达因多次散射效应会在液态云中测量到退偏振信号，这一现象已广为人知。实测退偏振程度取决于激光雷达特性（如波长和接收视场角）以及云宏观物理参数（如云底高度）与微观物理参数（如有效半径、液态水含量）。虽然学界已尝试定量利用退偏振信息反演云参数，但实际成效有限。本研究提出一种适用于（准）线性液态水含量（LWC）垂直分布及云底区域（准）恒定云滴数密度云体的反演方法。通过将变量简化为两个参数（即液态水含量随高度变化率与云底上方固定距离处的消光系数），我们得以采用基于大量激光雷达蒙特卡洛（MC）多次散射模拟预计算的查找表，实施快速稳健的最优估计反演。本文阐述了该反演方法的原理，并成功应用于基于大涡模拟（LES）模型输出的模拟观测数据。随后将该方法用于荷兰中部卡本韦站实测的多种工况退偏振激光雷达数据，进而预测对应云底区域的雷达反射率。非毛毛雨条件下，激光雷达反演结果与雷达反射率观测值吻合度达到雷达校准不确定度范围（2-3 dBZ），有力验证了反演精度。研究同时对比了地面气溶胶数浓度与激光雷达反演云滴数密度，并讨论其关联性——二者关系与既往飞机实测研究结果一致。

    关键词： 蒙特卡洛模拟、云底区域、气溶胶-云相互作用、反演程序、退偏振激光雷达、液态云微物理特性、多次散射、雷达反射率

    更新于2025-09-23 21:51:15

  • 南亚地区MODIS多角度大气校正（MAIAC）气溶胶产品的比较与评估

    摘要： 多角度大气校正实施算法（MAIAC）是一种应用于MODIS第六版（C6）数据的新通用算法，可在高空间分辨率（1公里）下反演陆地气溶胶光学厚度（AOD）。本研究首次评估了2006至2016年间南亚地区MODIS Aqua（A）和Terra（T）卫星的MAIAC AOD数据。通过将MAIAC反演结果与地基AErosol RObotic NETwork（AERONET）AOD观测值，以及两种业务化MODIS算法（暗目标DT和深蓝DB）的反演结果进行对比，评估了MAIAC的精度。MAIAC AOD比DT或DB具有更高的空间覆盖率和反演频次。其高空间分辨率增强了区分气溶胶源的能力，能识别复杂地理区域中的细颗粒特征（如野火烟羽和雾霾），并在多云或地表部分积雪条件下提供更多反演数据。与AERONET相比，MAIAC AOD精度优于DT和DB，在更多样化的地表、气溶胶类型及载荷条件下均展现反演能力。结果显示其预期误差达标率较高（A/T分别为72.22%和73.50%），且均方根误差（A/T分别为0.148和0.164）、平均偏差（A/T分别为0.978和1.049）及平均绝对误差（A/T分别为0.098和0.096）较低。此外，MAIAC在视角几何和气溶胶类型方面的偏差小于其他两种算法。该算法在明亮植被地表表现良好，对密植植被区（尤其是烟雾AOD）反演精度最高，但对沙尘AOD存在低估。结论表明，MAIAC在南亚地区提供高分辨率AOD的能力具有应用前景，在流行病学和气候学研究中较现有气溶胶反演算法更具优势。

    关键词： 南亚，气溶胶光学厚度，中分辨率成像光谱仪，印度恒河平原，气溶胶，AERONET网络，多角度实施大气校正算法

    更新于2025-09-23 22:44:30

  • 气溶胶导致光伏发电量显著下降——以智利圣地亚哥为例

    摘要： 智利圣地亚哥常受大气污染影响，导致地表太阳辐照度下降，进而造成光伏系统发电量损失。本研究采用简易模型，基于AERONET太阳光度计数据及其他实地测量值，估算全年气溶胶对该市太阳辐照度的影响。结果显示：与假设的无气溶胶环境相比，圣地亚哥实际条件下水平面总辐照度和法向直接辐照度分别降低3.5%和14.1%，而水平面散射辐照度增加35.4%。这些效应导致单晶硅与薄膜硅光伏技术的年发电量差异分别约为-7.2%和-8.7%，聚光光伏技术的年差异达-16.4%，表明气溶胶对光伏发电具有显著影响。

    关键词： 太阳辐照度、AERONET、智利、空气污染、圣地亚哥、气溶胶、光伏发电

    更新于2025-09-19 17:13:59