网站地图 | 联系我们 | English
 
科学研究
科研动态
学术成果
当前位置: 首页 > 科学研究 > 科研动态
非球形黑碳气溶胶辐射特性研究取得重要进展

黑碳(BC)作为大气中主要的吸收气溶胶,对气候强迫有显着影响。近年来,黑碳辐射效应在遥感和气候建模中越来越受到关注。在当前主流的气候模型和遥感技术中,通常假设黑碳形貌为球形结构,但如图1所示,真实的黑碳气溶胶形貌极为复杂。与实验室测量相比,球形假设可能会引入大量误差。

图片1.png

图片2.png

图1 典型的黑碳气溶胶形貌

研究基于分形分析理论,总结了黑碳形貌特征的图像分析方法,分析了黑碳气溶胶从产生到与其它化学成分混合过程中形貌变化的物理机制,如图2所示。

图片3.png

图2 覆盖层结构对黑碳气溶胶分形准则的影响

研究总结了典型的黑碳气溶胶模型及光学特性数值计算方法,分析了复杂形貌对黑碳气溶胶辐射特性的影响。研究表明现场观测到较大的后线散射退偏比需要更为接近真实形貌的黑碳气溶胶辐射模型进行解释,且黑碳辐射特性严重受到黑碳形貌及混合特性的影响,如图3所示。

图片4.png

图3 具有不同覆盖形貌的黑碳气溶胶后向散射退偏比及模拟值对比,绿色区域代表观测范围

研究还针对近年来黑碳气溶胶吸收增强的“透镜效应”效应进行了总结。通过总结当前研究进展指明当黑碳气溶胶与吸收性有机碳混合时,外部的吸收性有机碳会阻挡太阳光到达内部的黑碳,从而减小黑碳的吸收。因此,当黑碳与吸收性有机碳混合时,黑碳外部混合时吸收可大于内部混合时吸收。这就如一层太阳镜一样,称为“太阳镜”效应。

通过总结当前典型的黑碳气溶胶微观特征光学测量方法,分析了黑碳气溶胶形貌对黑碳气溶胶粒径及折射率反演以及棕碳吸收估算的影响。此外,由于非球形黑碳气溶胶辐射特性计算速度较慢,为促进非球形黑碳气溶胶辐射模型的应用,归纳了当前主流的辐射特性参数化方法,并介绍了如何将非球形黑碳气溶胶辐射特性与大型大气模式耦合。最后,对未来非球形黑碳气溶胶辐射特性研究提出了展望。

该研究为遥感卫星应用国家工程实验室李正强研究员团队与中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合作完成。受《Springer Series in Light Scattering》约稿,发表于英文论著《Volume 7: Light Absorption and Scattering in Turbid Media》的第三章节“Radiative Properties of Non-spherical Black Carbon Aerosols”。该工作受到国家重点研发计划(2020YFC1511600)、中央高校基本科研业务费(WK2320000052)、国家自然科学基金(41925019)支持。

引用格式:

Luo J., Zhang Q., Zhang Y., Li Z. (2021) Radiative Properties of Non-spherical Black Carbon Aerosols. In: Kokhanovsky A. (eds) Springer Series in Light Scattering. Springer Series in Light Scattering. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-87683-8_3

原文链接:

https://doi.org/10.1007/978-3-030-87683-8_3


 

版权所有 遥感卫星应用国家工程实验室
地址:北京市朝阳区大屯路甲20号北(邮编100101)
工信部备案--京ICP备:05080539号-18

  联系方式
电话:010-64806210
邮箱:3lab@aircas.ac.cn

  Copyright © nelrs.ac.cn All Rights Reserved