【摘要】 Di等人[1]提出了一种同时精确测量开放大气中气溶胶粒径分布和雾滴粒径分布的方法。

气溶胶是悬浮在大气中的固体或液体颗粒，粒径在0.001 ~ 50 μm之间，大部分粒径在0.01 ~ 5 μm之间。气溶胶在许多大气过程中起着重要作用。雾是由大量微小的水滴或冰晶悬浮在接近地面的大气中形成的气溶胶系统，雾滴的半径主要分布在2 ~ 15 μm之间，最大可达50 μm。由于雾滴或气溶胶颗粒的强烈散射或吸收，当出现雾或霾/雾霾时，水平能见度通常不足几公里。华北地区雾霾天气频发，大气中颗粒物的微物理性质容易随着大气环境(温度和相对湿度)的变化而变化。雾和霾虽然是不同的天气现象，但它们往往同时发生，并相互变化。由于雾霾天气对大气环境、气候变化和居民健康有重要影响，因此有必要对雾滴粒径分布(FDSD)和气溶胶粒径分布(APSD)进行研究。本文采用粒径分布(PSD)来表示雾滴和气溶胶的总粒径分布。现有仪器无法同时检测FDSD和APSD。

Di等人[1]提出了一种同时精确测量开放大气中气溶胶粒径分布和雾滴粒径分布的方法。将消光系数和小角度前向散射测量集成到开放大气中粒径分布检测中，可实现0.1 ~ 30 μm半径范围内的大气颗粒的精细检测。详细讨论并解决了小角前向散射测量中的最佳散射角和最佳波长选择等关键技术。采用14种不同的粒径分布，包括气溶胶粒径分布和雾滴粒径分布，确定了最佳前向散射角和波长。计算出最佳前向散射角为1.1°。在测量中，选取7个波长的消光系数和5个波长的前向散射系数来获取粒径分布。描述了利用光学参数正则化反演反演颗粒粒径分布的方法。采用颗粒谱仪测量的气溶胶粒径分布和实际雾粒径分布进行了方法试验和粒径分布的重建。反演结果表明，该方法可以实现气溶胶粒径分布和雾滴粒径分布的精确测量。讨论了误差对分布反演结果的影响。在对反演结果进行灵敏度分析的基础上，分析讨论了在真实大气中进行测量的可行性，并给出了探测系统的方案。

[1] Di H, Wang Z, Hua D. Precise size distribution measurement of aerosol particles and fog droplets in the open atmosphere[J]. Optics express, 2019, 27(12):A890-A908.

 

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