基于被动差分吸收光谱仪观测的O4吸收研究气溶胶光学特性

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41705012
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Aerosol plays an important role in atmosphere radiation and climate change research, and its optical property is a precondition for the estimation of the forcing of aerosol on radiation. A new method for detecting the aerosol on a large scale is urgently needed. In the project, combined with 2-dimensional and multiple-axis techniques, a new method of real-time online monitoring for aerosol optical properties (aerosol optical depth, asymmetry factor, single scattering albedo) based on Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) is studied. O4 is essentially constant and its absorption depends on the photon transmission path and atmospheric scattering processes. Combining the measurements and the radiative transfer simulations, the sensitivity study of O4 absorption on aerosol optical properties under different atmospheric conditions and observation geometry is carried out. The key retrieval parameter and measurement method is studied to obtain aerosol optical properties by using the O4 absorption. As a result, the rapid, stable inversion method based on multi-dimensional look-up table is established and a 2-dimensional ground-based system for acquiring the spectrum in different directions is set up. The remote measuring system and retrieval method are applied to constantly detect the aerosol optical properties and analyze its radiation force mechanism. The research result offers more accurate data for estimating the aerosol radiative forcing effect, and input parameters for the atmospheric pattern research.
气溶胶在大气辐射和气候变化研究中具有重要作用,其中气溶胶光学特性的获取已成为准确估算其辐射强迫的前提条件,亟需一种大范围对其监测的新方法。本项目拟以差分吸收光谱技术(DOAS)为基础,结合二维多轴技术,开展实时、在线获取气溶胶光学参量(气溶胶光学厚度、非对称因子、单次散射反照率)的新方法研究。O4气体在大气中分布基本不变,观测到的O4吸收依赖于光子传输路径和大气散射。通过观测和模型相结合,研究O4吸收在不同大气条件和观测方式下对气溶胶光学参量的灵敏度,确定反演关键参数和最佳测量方式,建立基于参数化查表方法的快速稳定反演算法,搭建能实现全天空不同角度测量的地基二维多轴DOAS系统,最终把遥测系统和反演方法应用于气溶胶光学特性实时监测中,研究地区的气溶胶光学特性,分析其辐射强迫机制。项目研究成果可为估算气溶胶辐射强迫提供更准确的数据支撑,并为大气模式研究提供了更准确的输入参数。

结项摘要

气溶胶在大气辐射和气候变化中具有重要作用,其中气溶胶光学特性的获取已成为准确估算其辐射强迫的前提条件,而光学参数的准确获取是气溶胶探测技术中的重要问题。被动差分吸收光谱技术主要用于大气痕量气体和气溶胶柱浓度及廓线获取,但对非对称因子、单次散射反照率等光学参数研究较少。. 本项目利用地基MAX-DOAS观测的O4吸收开展了气溶胶光学特性的测量研究。(1)研究了基于O4吸收的气溶胶光学参数反演问题,采用大气辐射传输模型McArtim分析O4吸收相对于气溶胶光学参数的敏感性,通过敏感性分析结果确定了反演关键参数和最佳测量方法。建立了基于参量化查表方法的反演算法,通过查找表和测量值相结合获得代价函数,结合模型和迭代优化获取准确的气溶胶光学参数。(2)构建了针对O4测量的地基二维MAX-DOAS系统,对测量仰角和方位角进行精确控制和跟踪,实现全天空不同角度光谱的准确获取。(3)开展了外场实验和对比分析,获得气溶胶光学参量并与其他仪器观测结果进行对比,评估结果并进一步改进算法。该研究为探索气溶胶光学参量测量方法和分析气溶胶在环境和气候变化方面作用提供科学依据。该项目的研究还将推动DOAS技术的进一步发展和应用。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
利用太阳光度计进行北京地区气溶胶光学性质研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    大气与环境光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牟福生;李素文
  • 通讯作者:
    李素文
基于MAX-DOAS观测的淮北冬季NO_2变化特征
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-6141.2020.03.007
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    大气与环境光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡丽莎;李素文;牟福生
  • 通讯作者:
    牟福生
双光路DOAS系统获取大气颗粒物粒谱分布方法研究
  • DOI:
    10.3964/j.issn.1000-0593(2019)11-3403-04
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李素文;牟福生;胡丽莎;雒静;施瑞瑞;韦民红
  • 通讯作者:
    韦民红
MAX-DOAS仪器观测O_4吸收对气溶胶参量的敏感性研究
  • DOI:
    10.3788/gzxb20204902.0201002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牟福生;雒静;李素文
  • 通讯作者:
    李素文
Vertical profile of aerosol extinction based on the measurement of O_4 of multi-elevation angles with MAX-DOAS
基于O-4多仰角MAX-DOAS测量的气溶胶消光垂直剖面
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/28/8/084212
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Mou Fusheng;Luo Jing;Li Suwen;Shan Wei;Hu Lisha
  • 通讯作者:
    Hu Lisha

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其他文献

基于MAX-DOAS的大气对流层SO_2垂直柱浓度遥测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    大气与环境光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田鑫;李昂;徐晋;谢品华;牟福生;吴丰成;胡肇焜;张琼;王汝雯
  • 通讯作者:
    王汝雯
车载被动DOAS遥测钢铁企业分装置排放通量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    量子电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴丰成;牟福生;张杰;谢品华
  • 通讯作者:
    谢品华
基于MAX-DOAS观测大气Ring效应的气溶胶光学参数反演
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牟福生;李昂;吴丰成;谢品华;王杨;陈浩;徐晋;李素文
  • 通讯作者:
    李素文
淮北对流层NO2柱浓度地基MAX-DOAS观测与OMI对比
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    淮北师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施瑞瑞;牟福生;李素文;韦民红;雒静
  • 通讯作者:
    雒静
基于QDOAS的多轴差分吸收光谱测量对流层HCHO的研究
  • DOI:
    10.3964/j.issn.1000-0593(2019)08-2332-05
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韦民红;刘诚;李素文;陈正慧;牟福生
  • 通讯作者:
    牟福生

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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