银川地区气溶胶吸湿增长特性多波长多参数拉曼激光雷达探测研究

In order to research the relationship between the aerosol hygroscopic growth and optical and micro physical properties, and further to understand and evaluate the the aerosol direct and indirect effect, replying on the advantages of technology and talents of Beifang Univesity for Nationalities in lidar atmospheric remote sensing, the project will develop a multi wavelength multi parameters polarized Raman lidar for simultaneously measuring the atmosphere aerosol optical and micro physical properties, temperature, humidity profiles and hygroscopic growth factor. Based on these parameters, the influence of aerosol hygroscopicity on optical and micro physical properties, the relation between aerosol hygroscopicity and atmosphere visibility, the prediction of visibility, the effect of hygroscopicity on radiative forcing will be all investigated. Moreover some experiment observations for vertical and horizontal distribution of aerosol hygroscopic growth factor and their temporal-spatial evolution over Yinchuan area will be carried out and analyzed. This project will lay the solid foundation for further study the optical and micro physical properties of atmosphere pollutants and dust particles, improve the ability of the pollution monitoring and protection of atmosphere of Yinchuan area, have important scientific significance and research value for understanding the influence of aerosol on forcing and the action mechanism, and offer an effective tool and method for the aerosol hygroscopicity research field.

为深入研究气溶胶吸湿性增长与光学、微物理特性之间的相互关系，进一步理解和评估气溶胶的直接效应和间接效应，本项目在课题组前期研究的基础上，研制一种能够同步探测大气温湿度、气溶胶光学微物理参数的多波长多参数偏振拉曼激光雷达系统，同步探测气溶胶光学、微物理参数、温、湿度廓线以及气溶胶吸湿因子，基于这些参数，重点开展气溶胶粒子吸湿特性及其对光学、微物理特性影响的研究、气溶胶吸湿特性对大气能见度影响以及能见度预测研究、气溶胶吸湿增长对辐射强迫的影响研究，并在银川地区开展气溶胶粒子吸湿增长因子垂直或水平分布结构及时空演化观测研究。项目的实施为进一步深入研究银川地区大气污染、沙尘粒子的光学、微物理特性奠定良好的基础，对于提升银川地区大气污染监测和防治水平具有重要的支撑作用，对深入认识气溶胶对辐射强迫的影响及其作用机理具有重要的科学意义和研究价值，为大气颗粒物吸湿性研究领域提供了一种有效的工具和方法。

本项目立项以来，依托宁夏大气环境遥感探测重点实验室，研制了一种能够同步探测大气温湿度、气溶胶光学微物理参数的多波长多参数偏振拉曼激光雷达系统，同步获得了气溶胶光学、微物理参数、温、湿度廓线以及气溶胶吸湿因子，开展了气溶胶粒子吸湿特性及其对光学、微物理特性影响的研究、气溶胶吸湿特性对大气能见度的影响以及能见度预测研究、气溶胶吸湿增长对辐射强迫的影响研究，并在银川地区开展了气溶胶粒子吸湿增长因子垂直或水平分布结构及时空演化观测研究。本项目的实施将对该地区气溶胶吸湿特性特征以及时空分布进行有益的研究探索，对于深入理解气溶胶的直接和间接效应具有重要的科学意义和研究价值，并为今后进一步尝试建立适合该地区的气溶胶模式提供有效的前期研究基础。.本项目研究期间，在国内外期刊发表论文15篇，其中14篇被SCI检索；国际会议发表论文1篇，被EI检索1篇；获得获得中国光学工程学会科技创新奖（技术发明类）二等奖1项。获得授权发明专利4件、实用新型专利1件，申请国家发明专利3件，获批软件著作权6件。培养与本项目相关的硕士研究生毕业9名（蔡思宇、刘佳博、陈蕾、朱亚召、郭嘉玺，成潇、薛李娜、任雅丽、石佳园）。在读2名博士研究生（王强、张怡），在读硕士15名（胡明欢、卢雨晴、董翔宇、张洪磊、杨坤愈、张英楠、包钧、李志园、王俊达、何宁、王凡、孙宇哲、邹寅、秦宇、刘斌），研究方向均为激光雷达大气遥感探测；培养青年教师7名（赵虎、盛洪江、周春艳、丁黎明、巩鑫、饶志敏、张白），均主持有与激光雷达相关的科研项目。北方民族大学为承办单位之一， 于2020年9月22-24日举办“第六届中国激光雷达遥感学术会议”（中国光学工程学会和西安理工大学为共同主办单位）。