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一次关于广州地区雾霾的垂直探测
在广州地区一次严重的阴霾天气中，我们用激光雷达和微波辐射计进行检测，然后通过小波协方差变换对边界层高度进行分析，并从动力学和热力学结构的角度分析气象因子间的边界层和能见度，然后进行反演。我们的研究结果表明，边界层高度显示的每日变化，与地面能见度变化相一致。在清洗过程中，边界层高度超过1公里，在严重的阴霾情况下，高度只有500米的温度梯度为50，100米，这是30小时滞后，显着相关的能见度，与相关系数为0.77。高层的可见性（255米）和低层稳定性显著负相关，与最大负相关系数高达0.76minus;在清洁日和0.49minus;雾霾天。在相关边界层气象因子中，表面通风系数与地面能见度呈线性相关，最大相关系数为0.88。相关系数边界层高度、地面风速、相对湿度、地面能见度分别为0.76、0.67、0.77和minus;，分别。不同气象因子间存在较强的相关性。在此期间，占主导地位的气象因子过程是表面通风系数。在无边界层高度测深，地面能见度和风—速度可以用来估计边界层高度。
近年来，随着城市规模的快速发展，越来越多的人类活动导致了大量污染气体和可吸入颗粒物的排放。污染气体对环境的影响，主要是可以通过不同的化学产生二次气溶胶反应。
在微弱的反应下会形成不同程度的污染，比如降低能见度；由于空气能见度会降低到一定程度时，就会发生阴霾。由于珠江三角洲处于特定地理环境与经济地位，所以严重的气溶胶污染在太阳辐射的作用下会更严重，比如能见度降低，严重雾霾天气等。这会向区域性气候和城市提供明显的反馈边界层，并极大地影响了人类健康。主要发生在反馈边界层的雾霾情况和其PRI的严重程度直接相关
发射强度和紧密相连的反馈边界层的气象条件和风速，相对湿度—性，边界层高度（BLH），和大气稳定度是有关，浓度和灰霾严重程度是影响污染物排放的关键气象因子—浓度和灰霾严重程度。
激光雷达和微波辐射计是有效的测深反馈边界层结构的仪器。大气的的垂直分布—溶胶消光，是高空间分辨率和高时间分辨率的特点。目前已经有几个人罪过微脉冲—DAR（MPL）长期观测网络气溶胶和云的垂直分布的实验。威尔顿等人在印度使用MPL系统测量海洋垂直的气溶胶光学特性的分布实验（INDOEX）场相。他和安吉—葡萄把激光雷达和风廓线发出的BLH（边界层高度）进行记录，然后进行反演，发现BLH的两个设备具有很好的一致性。戴维斯等人提出了混合高度反演参数化层和夹带层的理论。布鲁克斯子啊研究小波反射反馈边界层结构的适用性分析。他和毛提出的归一化梯度法具有相同的混合层高度。所有的反演方法都是是有效的，但是在一定范围内也是有限的，和反演结果进行比较总结时必须检查其他设备，以确保精度。
从2009年11月23日到11月29日，广州地区严重的雾霾天气包括了极大的范围。最近十年来，它在时间和空间上的扩展具有很大的广度和范围。在这里（广州五山），激光雷达和MRI是用来研究云的VPS，通过卫星地面站和熟悉的blh，可以得出具有像流感一样除之不去的雾霾与其他气象因素比如blh，大气相对稳定系数，湿度和表面通气系数有关。
1数据与方法
1.1设备介绍
本文所用的偏振微脉冲激光雷达（mpl-p）是由美国西格玛空间公司生产的。激光光源由一个二极管泵浦的倍频固体激光（钕YLF 527 nm）所产生，它是绿色的脉冲光。其垂直分辨率为15米，最低探测高度255米。MPL系统包括三部分：发射系统（激光发射器和发射器），接收器和检测器，数据采集系统。这个MPL系统具有较高的垂直探测的分辨率，而且体积小、重量轻、便于运输和可用于连续探测。它是通过辐射测量公司生产，美国有35个频道，其中21个是22个频道，30个频道千兆赫，14的五波段51，59兆赫。共有三个层次的数据生成。0数据电压值；LV1数据是每个通道的亮度温度值；LV2数据温度，水蒸气和液体的轮廓从地面到10公里的高度，这是反演斯图加特神经网络方法。
1.2数据处理
在处理激光雷达数据之前，激光雷达相关的因素需要校正，包括探测器的修正时间、背景噪声、脉冲、重叠，距离，和其他设备相关的因素，如光传输光纤和频谱滤波器的有效面积。主要的是校正后的校正和重叠。由于故障，我们丢失了2009年11月27日11点至11月28日十点的数据。一般来说，边界层的气溶胶浓度高于自由大气，从而激光后向散射信号强。然而，真正的氛围是不在一个理想的状态之间，BLd 过渡不明显，而且范围很小。小波变换能放大小信号的变化，从而更准确逆BLH的演变。首先，Haar函数H的定义是：
其中Z是高度，b是Haar位置函数是中心和一个是TiAl程度的功能。我们需要一个150米的观测高度的Haar函数Haar，WF状态变换，定义为
其中f（z）是选择MPL信号，和ZT和ZB都是每一上、下限的配置文件。我们采取的高度是255、2500米。在WF最大（A，B）标识一步F（z），位于B、BLH被确定为B，这是与地面能见度仪检测的数据比较，从而验证了BLH反演。MPL接收散射的光子计数，和灭绝利用激光雷达方程求解气溶胶系数。但在激光雷达方程中，有2个未知的数字：比消光后向散射系数和消光系数。我们采用Fernald方法求解方程（Fernald，1984），具体的处理方法是指点燃—文献（邓T et al.，2010A），所以消光系数在255米的反演和转换成可视性地面能见度比较。
2结果分析
2.1天气背景
从2009年11月21日的白天到晚上，受到冷空气的珠三角地区，，扩散条件良好。在11月23日的晚上，由于强大的暖湿气流，冷空气向东移动。珠三角地区形成的广泛的气流停滞区域和静态轻风经常吹动，导致污染在近地面逐渐累积，造成了严重灰霾天气。从11月30日开始，强劲的冷空气开始向南移动，偏北风导致气溶胶粒子被送到了南海，这减少了污染物浓度，使得空气质量变好。在11月22日夜间，高云出现在距离地面10公里左右的高度，低薄云出现距离地面3公里左右的高度。而在11月26日的晚上，低薄云出现在距离地面2公里左右的高度。而那一天的白天，是阳光普照无云的。
2.2 BLH的演变
雾霾天气过程和大气BL密切相关，与BLH会直接影响到雾霾和地面能见度的严重程度。图1显示了BLH与变化一致地面能见度，其相关系数为0.76，这表明BLH反演的正确性小波变换。BLH明显戴—LY的变化。它是在日出前降低，后日出增加；在下午，BLH开始变高，日落后开始下降，并在第二天太阳升起前达到最低限度。11月21日，平均值是最高的，达到1.18公里。11月23日之前，BLH可以达到1公里以上。最大值大约在11月23日十一点，高度为1.6公里；
可以看出，日落时候的BLH明显低于1公里，而能见度降低，烟雾出现。在最下面时间的BLH保持500米左右，仅仅在下午有增加。11月26日，BLH为最低，日平均仅为441米；最低限度是在日出之前，只有约300米，直到11月30日的日出，明显在BL上面—增加至超过1公里，能见度变好，雾霾天气过去了。
2.3温度的时空变化
温度随高度而变化，是一个梯度变化的过程，这是一个大气稳定性的定量标准。换言之，大气稳定是分级交流，根据环境气温垂直递减率，随着温度的检测，温度实现了梯度（）以评估在这个过程中大气的垂直稳定性，从而观察到有明显的单日变化。温度梯度的变化在白天通常是积极的，在中午前后到达最大限度，在夜间为负。清晨日出前是有最大限度的，而夜间大气相对稳定。在雾霾出现之前，受向南的冷空气的影响，白天温度梯度大。表面层50米以下是超绝热层，从50至100米的范围为中性或弱稳定分层；250米以上是不稳定层结，它的高度可达600米；700米以上的是稳定分层。在11月22日的晚上，稳定分层形成。11月23日日出以后，温度梯度逐渐下降，温度反转开始增加。在白天，稳定分层—阳离子显示在500米以下的地方。中性和弱稳定的分层出现仅从500米到750米。在11月23日的晚上，中等稳定分层开始发展到250米以上，而低于10公里，阴霾天气形成。从11月24日晚上到日出前，温度梯度是最低的，稳定的分层是最强的，和温度反演层的厚度超过600米。在11月25日的白天，STA—BLE分层是最厚的，高达为400米。11月27日夜间稳定分层略有减少，但仍保持弱稳定和中性，污染物很难扩散。11月29日，温度梯度增加，稳定分层削弱，而不稳定的分层发展，直到11月30日，整个雾霾过程就结束了。
2.4温度梯度对能见度的影响
最小大气消光系数可以转换为激光雷达能见度（255米），这是相对于地面能见度观测的行为（图3），根据这个表，我们发现实验取得了很好的一致性，它的相关系数为0.74。它证明了反演消光系数的修正。255米是轻微的高于地面的能见度，和它们在一些日常的反向变化，这导致了从低的关系的稳定性。它表明，相关性之间的相关性地面能见度和温度梯度最重要的是50到100米。最重要的是，每日的变化是显著的，因为白天的能见度和温度梯度高，夜间的能见度和温度梯度降低，及其与最小大气消光系数为0.52。大气上的不稳定层会导致污染物向上扩散，否则它会抑制向上扩散，污染物会在底层积累，导致地面能见度恶化。在夜间，稳定性降低，十一月二十二日，到达底部。11月25日，温度梯度在50–100为6.8 克/公里；在白天，温度梯度为50米，到了100米就没有了。11月的25最低，最高只有10.1克/公里，大约在10：00。11月26日，能见度最低，平均值为每日平均值仅3.04公里。不稳定峰值一般在十：00–11：00上午，而能见度峰值通常是在16：00–17：下午00点。稳定的峰通常显示在午夜，和能见度最低值之间6早上7点。在整个过程中，峰的知名度和温度梯度有近30小时的滞后。温度梯度—客户有更多的相关性与能见度在30滞后，并有相关系数为0.77
地面能见度为0.48和层能见度高是255米。因此，它采取了约30小时的污染物积累，以重新产生稳定的大气条件下的能见度分层，导致雾霾天气。在同一天，能见度高层（255米）与底反相层间温度梯度；在较稳定的下层，有一直向上的气溶胶扩散，高层能见度比较好，地面能见度较差；对这一现象的结论是，有更容易的气溶胶扩散并且方向向上。因此，能见度在夜间变化较大，白天略有变化。如图所示，上述介质稳定分层出现从11月23日开始，地面能见度有所下降，但小的气溶胶扩散到高层，所以能见度会保持在255米。在干净的天气中，这之间的反相关高层能见度（255米）和底层温度梯度在11月22日最大，为0.76minus;；当雾霾严重，对11月28日反而是最大的，约为minus;0.49。
2.5其他气象因子对能见度的影响
两BLH和表面风速极大地影响地面能见度（可见）。表面通风系数（六）（六）BLHtimes;u，u是表面平均风速）能很好地反映污染物累积。高的BL和大面风速有助于污染物的扩散—明智的，他们会受益的积累。同时，相关—相对湿度（RH）也对气溶胶影响很大灭绝。随着天气系统变，谦卑增加和能见度恶化指数（图4）。每小时观测结果表明，其相关性系数的BLH，U，RH和地面能见度为0.76，0.67、和minus;0.77，分别。第六呈线性关系能见度，相关系数为0.88（图5）。如表1所示，气象因子联系彼此大。VI和湿度指数anticorrela—
方法（图6），与minus;相关系数为0.77；BLH之间相关系数，U和VI 0.760.85，0.4和0.68之间minus;U，RH和BLH，和minus;0.71 U和RH之间。冷空气南下，六是高达2000米二在转化的控制下高压，下午六是只有1000米二/的，晚上的时间第六是低于500米二/秒，造成难以扩散污染物，和烟雾形成。11月21日，雾霾尚未形成，平均每天为1184 m的BLH，和相对湿度为39.5%，2.2米/秒，2525.9米二s，每日平均—年龄能见度39.5公里；11月26日时，阴霾是最严重，平均每天只有441米的BLH，RH78%，0.85米/秒，377.9米二/秒和每日能见度
仅3.04公里。在雾霾天，平均BLH，Rh，U，和VI是37%，197%，39%，和15%的清洁日，而能见度下降到7.7%。第六与可见，因此它可以直接描述的能见度条件—性。影响能见度的主要气象因子从清洁到雾霾过程，在该地区没有正确的排放源清单，能见度预测可以—
不执行，然后能见度变化可以预测气象预报模式。在地区没有BLH测深，BLH可以通过数据估计自动站和能见度仪（图7）。
3结论
我们采用MPL和观测资料分析广州地区典型的雾霾过程，发现：
（1）小波协方差能很好地逆演化BLH。BLH具有明显的日出变化，一致的地面能见度变化，其相关系数高达0.76。较低的时间是从晚上到第二天日出，在白天发展。在清洗过程中，白天的BLH超过1公里；在重度霾天气，最大的BLH仅500米
（2）温度分层的不稳定峰值在10到上午11点之间，而稳定峰值是位于16：00–17：00点。稳定的峰值通常出现在午夜前后，在早上6：00–七：00是能见度比较低的。温度30小时的滞后梯度导致其具有更显著的相关机制，并与地面能见度的相关系数高达0.77，高达0.48，具有较高的层可视性（255米）。所以，当大气层结稳定，30 h累积结果会造成视觉污染明显下降。在同一天，高层次的峰值（255米）和低层温度梯度反相链接。这个最大的反相关在干净的天气里为minus;0.76，在雾霾天内为-0.49.
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相关系数之间的BLH，U，RH和地面能见度分别是0.76，0.67，和0.77分。图六是线性相关的能见度，最大相关系数是0.88。包括在不同的气象因素里密切相关。图六的相对湿度在11月是反相关的，并且相关系数为0.77；BLH，U和VI0.76和0.85，相
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