论文总字数：18803字

目 录

1.摘要....................................................2

2.绪论....................................................3

1.1研究背景和意义........................................................3

1.2大气气溶胶的性质......................................................6

1.2.1气溶胶的定义......................................................6

1.2.3气溶胶的来源.....................................................6

1.2.4气溶胶的作用.....................................................6

1.3国内外研究进展...................................,,,,,,..............7

3.仪器介绍...............................................................8

4.数据分析...............................................10

4.1smps分析.............................................................10

4.2能见度和气溶胶光学厚度 ..............................................12

4.3管控时间和非管控时间消光系数垂直廓线.................................14

5.总结与展望.............................................15

参考文献.................................................16

致谢.....................................................18

G20峰会期间空气质量管控对气溶胶垂直分布的影响

唐佳宇

Summary:

As we know,atmospheric aerosols have another name :suspended particulate matter.This instrument used the laser radar.According to the data:the SMPS of the red area of controlled time is less than the non-control time. The maximum of visibility was 16km at the meeting’s time.The optical thickness of aerosol during the control period is mainly influenced by low level aerosols. Than ,at the non-controlled areas,high level of the aerosols have a greater impact on them.the extinction coefficient of the controlled time at the 1.3km change the trend. Then ,the non-controlled period is slightly lower,About 1km. Thus,The air quality control makes air quality better during the meeting,

绪论

1.1研究背景和意义

近年来随着经济的发展进步，人们生活水平逐步得到了相应的提高，与此同时，却带来了相应的环境问题，导致我们所生活环境的空气质量出现下降的情况，因此这较为严重的影响了人类日常的生活方式和生活条件和工作等。而世界各地的城市上空都有着城市气溶胶的存在。杭州G20峰会这是一次对于我国经济发展及其重要的会议。为了保障峰会期间的良好空气质量，对G20峰会期间的空气质量管控就显得尤为重要。以此相关部门也采用了相应的措施去控制峰会期间中的空气质量。而在G20峰会后进行气溶胶等方面的继续检测，并且以此来对在这期间进行的措施进行评估 ,是为了让杭州作为一个参考城市，给其他城市在研究气溶胶方面的课题以及空气中的粒子分布的治理提供参考数据。

大气气溶胶，它拥有另一个被人们所熟知的名称：悬浮颗粒物。大气气溶胶与我们的生活习惯，生活方式以及生活等都息息相关。大气气溶胶为大气中的化学反应提供了良好的产生反应基础条件，是气态污染物在经过一系列化学物理反应会生成的最终产物。气溶胶粒子可以通过人类的呼吸系统，从而侵蚀人类的肺部，内脏等，这对人类的身体健康产生一个很大的影响。当人类在进行呼吸时，气溶胶粒子通过呼吸道进入人类体内，某些粒子可以在人体肺部得到沉淀，从而集聚在人体肺部。进而通过这种方式去影响人类的健康[1]。而经过查阅以往资料可以知道，自欧洲工业革命以来，大气气溶胶污染事故时有发生。其中1930年12月的比利时马斯河谷污染事故成为了有史以来第一次被报道的大气污染中毒事件。这是由于当地工厂排放出的二氧化碳，二氧化硫，以及氯化物等污染物质污染了大气，使之产生了大雾和逆温，以此造成了数以千计的居民中毒，造成了50余人的死亡。1948年10月底，在美国的一个名叫多诺拉的小镇，发生了第二个引起震惊人类的大气污染中毒事故，这是由于当时受到了反气旋以及逆温的影响，使排放在空气中的二氧化硫和金属粉尘无法产生扩散，造成了当时小镇中6000多人中毒，17人死亡。时间再往下走，1952年12月初，英国伦敦笼罩了一场史无前例的大雾，无数居民患上了呼吸道疾病，这由于当时两个逆温层叠加在了一起，是空气中的污染物产生聚集，使污染物的浓度升高，在这场大雾中仅仅4天就已经丧失了4000多人的生命而在之后的两个月陆陆续续还有达到8000人的死亡，这便是世界闻名的伦敦烟雾事件。诸如此类由于气溶胶污染事件产生的一系列危害人类健康生活的案例太多太多，因此研究气溶胶等特性已经成为现在刻不容缓的问题。

目前对于气溶胶的垂直分布的资料文献尚且缺乏，追其原因主要有以下两个方面。第一是气溶胶结构以及气溶胶的相关机制的都具有复杂性，气溶胶特征的高时空变化使气候效应变化更为复杂，并且由于气溶胶形态结构的不同导致的效应也会有所不同，虽然国内外已有不少学者研究过关于气溶胶特性，并也取得了相对的研究成果，但这些研究大多都是单一的都给出了气溶胶的光学厚度，消光系数等。没有具体的方式去为气溶胶在相对于垂直方向上的分布提供相应的依据。现在使用的气溶胶的垂直分布特性大多都是研究者们根据自己从事工作的经验总结出来得到的，这样并不可以完整准确的看出气溶胶在不同时间，不同高度以及不同地域之间的变化，导致模式中的气溶胶某些特性和实际观测中的特性相差太大，这便会引发关于气溶胶气候方面以及环境效应方面的不确定性，给对环境的评价，以及气候的资料总结等带来了阻碍。因此，对气溶胶垂直分布研究有利于对于推动气溶胶相关研究项目的发展。由于气溶胶的分布范围大，且浓度相对较低，并且它具有复杂性以及多变性。因此对气溶胶垂直分布的研究就一直缺乏相应的研究技术，以往都是用气球与飞机携带仪器去探测气溶胶的垂直分布。由于这些方法成本太高，无法实现长期持续并且大范围的检测。而激光雷达克服了以上的问题，完善了观测技术的缺陷的状态[2]，激光雷雷达可以获得气溶胶的后向散射以及消光系数信息，这两个参数可以充分了解气溶胶长期的光学特性垂直分布的状况。最近这几年以来，由于对激光雷达技术的研究日益增多，使其在探测精度上面以及分辨率上面的精度得到不断得到提高，至目前为止，其探测技术已经几近成熟。拥有此技术给其他雷达的测量也提供了很多的便利之处[3]。由于激光雷达技术为全球气候变化的研究提供了观测资料以及技术的便利。因此激光雷达已经在全国各地慢慢展开研究。

1.2气溶胶的性质

1.2.1气溶胶的定义及分类

大气气溶胶(也称颗粒物)在污染数量中占有巨大的比例、并且成分复杂多变、其性质也呈现多样化、因此也导致了它的危害性的增大。大气气溶胶往往以尘，飘尘，烟，飞尘，云，雾和霾的状态存在。在不同季节，不同时间，不同区域，不同气候他们的存在形式都不一样。同时他们分布的状态也不同。他们有时或薄，有时或厚，尺度或大或小，有时或上或下，或烟或尘，有时或雾或霾，或云或雨。大气气溶胶主要由气体，固体以及液体的微粒粒子，无极，有机粒子等所组成的杂糅物。湿润的海洋气溶胶的化学元素组成与海水的元素组成相似，陆地气溶胶的化学组成与各区域地壳表层的元素组成几乎保持一致。城市大气气溶胶则综合了地壳元素和各种人为污染源带来的污染元素。

1.2.2气溶胶的来源

气溶胶粒子的来源包括两个方面，第一是人为源，主要来源于人类正常的生产活动，生活活动等一系列排放的液态或者固态的颗粒物，如化石的燃料燃烧，工业粉尘，以及人类排放的废气等物质转化为的二次气溶胶。

第二是自然源，例如火山爆发产生的火山灰，生物所产生的生物质进行的燃烧，以及海洋表面产生的海洋颗粒和蒸发形成的颗粒，陆地的岩石化或者因为天气现象引起的自然燃烧产生的颗粒等都是属于自然源的一部分，其中这些自然源多分布于陆地和海洋之中。

随着社会的进一步发展，工业革命使人类得到了飞跃的提升，经济也开始得到迅速的发展，但是由此却引发了一系列的环境问题，人类进行的工业活动不但像大气中排放污染物质，使之产生一次气溶胶。或者产生出由于一次气溶胶与空气中的组分或者一次气溶胶自身进行的相互反应而产生的二次气溶胶等，这便使我们生活的环境变为越来越严重[3]。

1.2.3气溶胶的作用

气溶胶具有时空分布性，在大气中停留时间较短，并且大气中云的形成和湿沉降等一系列过程都有气溶胶的直接或者间接的参与；大气气溶胶粒子对辐射传输会产生影响,产生这些影响的原因主要分为两方面：一方面是由于电磁波的作用, 导致了光波的能量衰减;另一方面是由于自己热力作用，把吸收的能量转化为其本身的热能, 使大气进行加热。气溶胶改变地—气系统的辐射收支主要通过三种方式：通过气溶胶自身的散射和吸收太阳辐射，通过作为凝结核改变云层的特性（即云的光学和物理特性）；通过吸收太阳辐射从而改变大气温度层。当太阳短波辐射通过大气层结时，由于受到气溶胶粒子散射、吸收过程等气候条件或者气象因素的影响，从而产生了相应的产生辐射强迫[4]，气溶胶辐射强迫产生的物理机制不同，其辐射效应影响地气系统能量平衡的方式也不同[5-7]。气溶胶辐射强迫效应可以分为三类：第一类是直接效应；第二类是间接效应；第三类是半直接辐射效应。直接效应是指太阳短波辐射被大气中一的气溶胶粒子散射、吸收、进而将所在气层加热，使太阳短波辐射受到削减，而后辐射到达地面后，造成对流层以下辐射收支的改变，从而使地气系统的辐射平衡受到了影响，由于这个过程中气溶胶在直接作用于辐射短波，同时在这一过程中并没有其他的物理化学过程，因此称之为直接效应;间接辐射效应是指气溶胶通过作用于与云，从而对云的物理结构和光学特性进行改变，使大气温度，地气平衡系统受到直接或者间接的影响[3][5-7]。目前为止对大气气溶胶所产生的效应有以下两种观点：一种被称为“阳伞效应”。即漂浮在大气中的气溶胶粒子使大气中透过的紫外线数量变少，同时能够反射和吸收太阳产生的辐射，使太阳辐射在大气中受到削减，从而使到达地面的太阳辐射减少，因此便会引起地面气温降低，这种模式如同在大气层上面笼罩这一个巨大的伞，故称这种现象为“阳伞效应”。另一种是Twomey效应。又称为间接效应。这种效应可以使云的反射率增加。大气气溶胶粒子若要改变全球的气候还可以通过直接辐射和间接辐射进行改变。若我们想要认识气溶胶的污染变化特点，并且制定相应的治理措施。那么则该进行气溶胶微物理参数的测量。这是我们去进行这方面研究的重要基础。

1.3国内外研究进展

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