气溶胶光学特性地基遥感过程中的不确定性对直接辐射强迫影响的研究

The aerosol effect on climate and environment is one of the heated topics not only in the field of academic research, but also in the fields of politics, economy, environment, and diplomatic. The large uncertainty of aerosol optical property is one of the factors of the uncertainty of aerosol climate effect. At present, ground-based remote sensing method is one of the key ways to comprehend aerosol characteristics. In this project, the Cimel sunphotometer data and the aerosol lidar data will be combined to study the errors of the ground-based aerosol optical property remote sensing caused by instrument running (minor fault, calibration), cloud cumulation, assumption of retrieval methods. The effect of above influence factors on aerosol optical property uncertainties will be studied deeply. The radiation model will be used to calculate the errors of aerosol radiative forcing attributed by the uncertainty of aerosol optical characteristics. The uncertainty of aerosol radiative forcing caused by the errors of aerosol optical property will be accessed carefully. The implement of this project will benefit the improvement of the accuracy of aerosol ground based remote sensing network's results and decrease the uncertainty of aerosol radiative climate effect. It will also benefit the validation of satellite retrievals and the studies of atmospheric pollution numerical modeling and forecasting of China in future.

大气气溶胶的气候与环境问题不仅是当前国际学术竞争中的热点，还涉及到政治、经济、环境、外交等方面，大气气溶胶的气候效应研究中不确定性之一是气溶胶光学特性尚存在较大不确定性。目前地基网络化遥感是了解气溶胶光学特性的重要手段之一，本项目拟以地基多波段光度计和激光雷达观测数据为研究对象，采用实际探测与模式分析相结合的研究方法，具体研究仪器"非正常"运行、标定差异、云累积效应、反演算法假设等4个关键因素分别对气溶胶光学特性地基网络化遥感观测的影响，详细了解这些因素对气溶胶的光学特性参数反演带来的不确定性大小，科学评估气溶胶光学特性反演的不确定性对辐射传输模式计算晴空条件下气溶胶直接辐射强迫的影响程度大小。本项目的实施将为今后提高我国气溶胶地基网络化遥感结果的精度、降低气溶胶直接辐射气候效应的不确定性等方面有所贡献，同时也可为卫星反演结果校正以及区域大气污染预报和控制对策研究等方面提供科学依据。

大气气溶胶的气候与环境问题不仅是当前国际学术竞争中的热点，还涉及到政治、经济、环境、外交等方面，大气气溶胶的气候效应研究中不确定性之一是气溶胶光学特性尚存在较大不确定性。本项目采用标准仪器相对误差法依次分析了在进光筒有蜘蛛网(F1)、进光筒弯曲(F2)、光学头有沙尘(F3)、光学头有水垢(F4)、光学头有沙尘和水垢(F5)这五种影响因素条件下，气溶胶光学厚度和波长指数相对误差百分比。结果表明，5种影响因素都会对不同波段的气溶胶光学厚度反演带来一定的误差，误差最大值都发生在870nm波段。在F1、F2、F3、F4和F5条件下，4个波段的直接太阳测量的误差范围分别为-0.34%—8.77%、-6.22%—9.68%、-0.05%—2.52%、-0.96%—3.48%和5.42%—13.38%。F5条件下产生的误差百分比最大，四个波段平均误差百分比达到了10%，F3条件下产生的误差百分比最小，四个波段平均误差百分比为1%。在5种影响因素条件下，波长指数都较实验仪器标准状况下偏低。在F1、F2、F3、F4和F5条件下，波长指数误差分别为-15.19%、-25.57%、-4.56%、-4.41%和-8.83%，波长指数平均误差值为11.7%。此外，水汽标定差异会对定标结果带来-2%~3%左右的误差。相关研究进一步指出，气溶胶光学特性地基遥感过程中的不确定性对研究我国华北和长三角地区气溶胶光学-辐射效应有着重要影响。本项目的研究成果将为今后提高我国气溶胶地基网络化遥感结果的精度、降低气溶胶直接辐射气候效应的不确定性等方面有所贡献，同时也可为卫星反演结果校正以及区域大气污染预报和控制对策研究等方面提供科学依据。