利用激光雷达资料分析兰陵县大气污染天气-中国气象学会.doc

PAGE \* MERGEFORMAT7 利用激光雷达资料分析兰陵县大气污染天气 申培鲁1 高安春2 冷严侠1 李军1 耿长友1 （1山东省兰陵县气象局，临沂市， 276004 2山东省临沂市气象局气象台，临沂市， 276004） 关键词：兰陵县；激光雷达；大气污染 提要：根据兰陵县2015年11月10日-2015年12月13日激光雷达观测资料、地面气象资料和大气质量监测资料，分析了观测期间出现的大气污染事件。发现：观测期间，兰陵县边界层高度变化明显，但一般在1.2KM以下；期间大气污染事件均伴随着边界层高度的明显降低，大气污染时间发生时，边界层高度一般在0.8Km以下。明显污染事件发生都有云层覆盖；外来污染物输送带一般在1.2KM以下，期间两次重污染前期均有外来污染输送，当输送带下降扩散到地面，重污染发生；近地面风向为东北风与静稳风时兰陵县容易出现污染；兰陵县主要外来污染输送来自东北方向。 1 引言 大气污染是一种大范围立体空间里的大气现象，从地面到边界层顶，甚至往往到高空几千米都是其影响范围。所以，对于大气污染的分析需要在一个更大的时空背景下去探测和分析。但限于观测手段，目前常规的大气环境监测往往只局限于地面设备。 激光雷达作为近年快速发展的新型光波主动遥感技术，由于具有高精度、高时空分辨率的遥测特征，已经在大气及海洋环境探测等领域得到了广泛应用。随着激光器技术、精细分光技术、光电检测技术和计算机控制技术的飞速发展，激光雷达在遥感探测高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有独到的优势。尤其在大气探测方面取得显著发展，对各种参数的测量空间覆盖高度已经可以实现从地面到120km 的高度，其应用前景日益得到普遍关注。相对于微波、电磁波雷达，激光雷达采用的光波波长较短，与大气中存在的分子和气溶胶以及浮尘的相互作用所产生的散射效果复杂，散射形式多样，适用于陆地、大气及海洋环境监测，大气光学及物理特性、气象、气候参数高时空分辨率的精细探测。激光雷达可以实现地基、车载、机载和星载探测。也是现代雷达探测技术从厘米波、毫米波向光波探测技术的延伸，实现了遥感探测技术向高时空分辨率、高精度领域的发展[1]。鲁华章等探讨了激光雷达特点及其在大气污染和海洋烃类污染等方面的应用情况和发展趋势[2]。贺千山等于2002年3-10月在北京大学利用微脉冲激光雷达观测了对流层气溶胶垂直变化，并提出了一种反演混合层高度的方法，这种方法反演混合层高度与探空测量结果有比较好的一致性[3]。邱金恒等[4] 利用一台多波长激光雷达探测了对流层高云和气溶胶,并依据探测结果重点分析了北京2000 年1 月至4 月对流层上部云和气溶胶在532nm 波长消光系数分布特征。刘诚等[5] 利用微脉冲激光雷达给出了西藏那曲和北京郊区大气对流层气溶胶消光系数的垂直分布。郭本军等[6] 利用微脉冲激光雷达对大连的一次沙尘天气进行了详细分析,提出了该次沙尘天气受大气层结的影响较大,外源性特征明显。包青等[7] 利用环境监测数据、气象数据以及数值模拟结果，结合激光雷达数据反演的气溶胶消光系数，分析了2014年5月26日至6月1日南京地区一次典型的大气污染过程。焦艳等[8]利用激光雷达等多种地面观测资料研究2011年4月上海的一次典型污染过程，分析污染物的来源、生消机制以及气溶胶垂直分布的演变过程。Miffre等[9]利用激光雷达观测法国里昂地区颗粒物的垂直分布，并将结果与实测值PM10做了比较，此外还结合空气质量轨迹模型进行了污染源评价。Wu等[10]利用激光雷达、地表环境监测数据以及WRF模式模拟结果研究了南京仙林地区一次逆温引起的大气污染事件。最近几年，激光雷达在大气污染有关的浮尘、雾霾方面的探测分析日益广泛，并取得了较好的效果[11-16]。 临沂市兰陵县位于沂蒙山区和苏北的交界地带，近年来大气污染环境严峻，当地在治理大气环境污染方面虽进行了艰苦不懈的努力，但并没有取得根据改善，该县连续几年空气质量指数（AQI）均在临沂市排名倒数第一、第二位。为了改变兰陵县在大气环境治理方面的被动局面，该县与2015年11月从中国科学院安徽光学精密机械研究所无锡中科光电技术有限公司引进了双波长三通道系列的大气颗粒物监测激光雷达，同时布设了空气质量检测设备和自动气象站，以便通过综合观测分析，为兰陵县大气环境综合治理工作提供更加科学的支撑。 2 地理环境、雷达参数及观测数据 2.1 兰陵县地理环境 图1 兰陵县地形及激光雷达布点位置 兰陵县（原苍山县）位于山间丘陵到山前倾斜平原的过渡地带，其东北方向为东西低矮山地夹着的喇叭口状山间丘陵，该地形到兰陵县城一线，突然开阔，变成山