含碳气溶胶与粉尘粒子非球形形貌特征及光散射模型研究

基本信息
批准号:41675024
项目类别:面上项目
资助金额:68.00
负责人:张永明
学科分类:
依托单位:中国科学技术大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邓小玖,王进军,王锋,何豪,林高华,宓逸舟,谢广昊
关键词:
非球形粒子遥感反演含碳气溶胶矿物粉尘光散射矩阵
结项摘要

Aerosol particles are known to have a considerable impact on global climate and environment. It is a current research hotspot to study their physical, chemical and optical properties. Carbonaceous aerosol and dust particles are important components of aerosol particles. There is an error of simple models based on Mie scattering theory for carbonaceous aerosol and dust particles with non-spherical morphologies. To represent the light scattering properties of aerosol particles accurately and develop light scattering non-spherical models in remote sensing retrieval of aerosol particles, laboratory studies on the scattering properties of aerosol particles with angular distribution are necessary to establish reliable light scattering model of aerosol particles..This project would be aimed to study non-spherical morphology and size distribution of carbonaceous aerosol and dust particles, and influence of temperature and humidity on morphology and size distribution of aerosol particles, to set up shape and size distribution models of different kinds of carbonaceous aerosol and dust particles under different temperature and humidity. It would also measure scattering matrices as functions of the scattering angle at different wavelengths for carbonaceous aerosol and dust particles based on improved apparatus for scattering matrices measurement of particles, and set up a database of scattering matrices measurements for different kinds of carbonaceous aerosol and dust particles. This project would be aimed to develop light scattering non-spherical models of carbonaceous aerosol and dust particles for remote sensing retrieval based on scattering matrices measurements and shape and size distribution models, and to provide physical model and data support for detection and remote sensing retrieval of atmospheric aerosol particles.

大气气溶胶粒子严重影响全球气候和环境,其基本理化及光学特性是当前研究热点。含碳气溶胶和粉尘粒子是大气气溶胶粒子的主要组分,其非球形形貌特征使传统基于Mie散射理论的模型存在较大误差。为准确表征遥感反演中气溶胶粒子的光散射特征,发展精确适用的非球形光散射模型,需通过测量气溶胶粒子散射参量的角度分布建立可靠的气溶胶模型。.本项目旨在研究含碳气溶胶和粉尘粒子的非球形形貌和粒径分布特征,及温度、湿度对气溶胶粒子的微观形貌与粒径分布特征的影响规律,建立不同温度、湿度条件下含碳气溶胶和粉尘粒子的形状和谱分布模型;通过粒子光散射矩阵测量实验平台,实验测量不同波长光源条件下含碳气溶胶和粉尘粒子光散射矩阵元素的角度分布,建立含碳气溶胶和粉尘粒子多波长光散射矩阵角度分布的实验数据库;在此基础上发展适用于遥感反演的含碳气溶胶和粉尘粒子非球形光散射模型,为大气气溶胶探测技术和遥感反演提供必要的物理模型和数据支撑。

项目摘要

大气气溶胶粒子严重影响全球气候和环境,其基本理化及光学特性是当前研究热点。含碳气溶胶和粉尘粒子是大气气溶胶粒子的主要组分,其非球形形貌特征使传统基于Mie散射理论的模型存在较大误差。为准确表征遥感反演中气溶胶粒子的光散射特征,发展精确适用的非球形光散射模型,本项目开展了含碳气溶胶和粉尘粒子的微观形貌与粒径分布特征、光散射矩阵测量分析以及非球形光散射模型等研究。.通过对典型含碳气溶胶和粉尘微观形貌分析,重构了典型非球型粒子三维结构,结合分形理论分析了复杂形貌物理机制;测量了典型非球型含碳气溶胶和粉尘粒子粒径及光散射矩阵,建立了不同类型气溶胶粒子的多波长光散射矩阵角度分布的实验室测量数据库;结合T矩阵及DDA方法构建了典型非球形粒子的光散射模型,并结合光学测量进行了验证;通过拟合非球型粒子光散射与形貌之间的直接关系,加速了非球型粒子光散射特性的计算,促进了非球形粒子在遥感及气候模式中的应用。此外,本项目还将发展的非球形光散射模型应用于遥感及气候效应评估当中,研究了含碳气溶胶形貌、混合状态对典型遥感参量、黑碳吸收强化以及棕碳遥感方法的影响,为非球形光散射模型在遥感及气候评估中的应用奠定了基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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