利用地基激光雷达研究沙尘-生物混合气溶胶的荧光光谱特征

Dust-bioaerosols, as shown by previous studies, may affect global climate change, human health and ecological systems more profoundly, compared with dust and/or bioaerosols. Therefore, it is very urgent and important to conduct measurements of dust-bioaerosols over dust source region. In this study we plan to develop a multi-channel Mie-Raman-fluorescence-polarization lidar spectrometer system by taking advantage of laser remote sensing of atmosphere and UV laser-induced fluorescence. Measurements of vertical structure of dust-bioaerosols properties over Dunhuang will be carried out using the developed lidar system. Our study focuses on the fluorescence spectra of dust-bioaerosols, including its relationship with other optical properties and water vapor mixing ratio. The proposed study will lead to a better understanding of optical properties of dust-bioaerosols over Northwest China, and also provide valuable observation datasets for studying its climatic and environmental effects in future.

与其中的任一单种气溶胶相比，沙尘-生物混合气溶胶（即沙尘颗粒和生物气溶胶的混合体）对全球气候变化、人体健康和生态环境系统造成的影响更加严重而深远。因此，在沙尘源区开展沙尘-生物混合气溶胶的观测研究是非常迫切和重要的。本项目拟利用激光雷达大气遥感和紫外激光诱导荧光技术的独特优势，发展一套多波段米散射-拉曼-荧光-偏振光谱式激光雷达系统(Multi-channel Mie-Raman-fluorescence-polarization lidar spectrometer system)，并在敦煌地区开展针对沙尘-生物混合气溶胶的野外观测，获得其典型荧光光谱的垂直分布特征，进一步深入研究其荧光光谱与各光学特性和大气状态（水汽）之间的关系。项目的实施，将有助于我们更深入地了解西北地区沙尘-生物混合气溶胶的物理和光学特性，为今后进一步评估其气候和环境效应提供宝贵的观测资料。

生物气溶胶对全球气候变化、环境污染以及公共卫生安全等方面有重要的影响。因此，开展生物气溶胶的遥感观测研究是非常重要的。本项目已发展一套多波段米散射-拉曼-荧光-偏振光谱式激光雷达系统。该激光雷达系统于2014年参加野外观测试验，先后在甘肃省兰州、武威、张掖和敦煌等4个站点，主要开展针对沙尘-生物混合气溶胶的野外观测试验，成功采集到大气气溶胶物理光学特性、大气状态（水汽混合比）和荧光光谱等重要的垂直结构信息。通过分析野外观测数据，研究典型天气背景下的气溶胶荧光光谱特征，发现在西北地区多个站点观测到的沙尘气溶胶、污染颗粒物均含有较强的荧光信号。此外，基于激光雷达观测，研究发现东亚沙尘气溶胶长距离传输至北极地区的快速通道。项目的实施，有助于我们理解生物气溶胶在西北地区大气物理过程中的重要性，为今后进一步评估生物气溶胶的气候和环境效应提供宝贵的观测资料。