I0l
在布鲁尔代表了光子计数测量的波长和对应的光子计数测量地球大气层的顶端。气溶胶的总和和天然气灭绝Tx和m是空气质量定义为csc太阳天顶角。一旦I0特点,总大气光学深度(ra, x),在一个特定的波长,计算使用以下:
' r |
ln |
r我\ |
v m |
V |
Ii是啤酒光子计数的PS程序。仪器的光子计数的自然对数(7轴)绘制csc的太阳天顶角(轴)。产生的线的斜率是总光学深度。
总光学深度可以进一步分解成它的组成部分:(1)瑞利光深度,(2)臭氧光学深度,和(3)气溶胶光学深度,见图11.10。本章的目标之一是确定气溶胶光学深度(AOD)。人为气溶胶是最大的影响因素之一表面紫外线辐射值,但要确定其光学性能是一个挑战,一个有许多方面。如图所示后,气溶胶有无数的物理和化学性质影响他们的能力来吸收辐射。大小、化学成分和他们的能力吸附或使解除吸附水蒸气与紫外线有助于他们交互。
320 330 340波长(nm)
图11.10大气的光学深度
(1)瑞利光深度(瑞利散射):瑞利散射的空气分子是一个重要的无污染贡献者的总光深度的气氛。这是波长的依赖,增加散射波长较短的紫外线。瑞利散射的N2和O2分子更重要的紫外线部分光谱如下方程所示(Dutton et al ., 1994)。
在微米波长和Ps是大气压力现场表达帕斯卡。
(2)气体:二氧化氮和二氧化硫也有强吸收波段的紫外光谱的一部分。气体可以玩一小部分在确定的总光深度的气氛,但他们的浓度必须极高或他们必须有一个非常长路径长度。这些情况在现实世界中很少存在。大型软燃煤二氧化硫羽流可能存在电厂或冶炼厂的浓度可能非常高(比正常的大得多十亿分之几通常在环境空气)。二氧化氮通常是汽车排放的副产品,浓度太大了可能存在的大气条件下(反演),但即使这样的路径长度很小,不到几公里。
总列O3的主要吸收紫外线辐射由于其相对较大的浓度和路径长度相比其他吸收气体,二氧化硫和二氧化氮。因此,测量OD获得直接辐照度的测量直接影响大气中O3的总列。
(3)气溶胶:一旦总大气光学深度已经建立,气溶胶光学深度(AOD)紫外线通过减去瑞利和O3光学深度的总和。二氧化氮和二氧化硫可能导致紫外线的光深度,虽然他们的贡献相对较小(小于1%)。变化总列臭氧和大气的垂直结构的温度和压力对检索到的大气气溶胶产生影响。这种影响很小,但不可否认,在检索到的大气气溶胶对uv - b(< 320海里)由于瑞利散射。
记住尽管我们正在谈论的紫外线波长通常介于300 nm和400 nm之间。这对应于瑞利和米氏散射上述范围的一部分。颗粒物在大气中发现大量通常是没有找到以下1 (r范围,但小数量仍然可以非常有效的散射。
空气分子的选择性散射的蓝光和非常小的粒子可以使遥远的山脉出现蓝色,如弗吉尼亚蓝岭山脉,北卡罗来纳州和田纳西州。在一些偏远地区,一个蓝色的烟雾可能覆盖的景观。碳氢化合物排放的树木与臭氧反应产生非常小的粒子选择性散射蓝光和创建这个阴霾。当小颗粒,如粉尘和盐,成为悬浮在大气中,天空的颜色开始从蓝色变成乳白色。虽然这些粒子很小,它们足以分散所有波长的可见光相当均匀地向四面八方扩散。当我们的眼睛被轰炸所有波长的可见光,天空出现乳白色能见度降低,我们称之为“朦胧”的那一天。如果湿度足够高,吸水的粒子将创建这阴霾。因此,天空的颜色表明悬浮在空气中的气溶胶物质的数量。天空会出现一个很深的蓝色从上一个很高的山峰和气溶胶污染的上方;瑞利散射的结果。
在一个简化的例子中,散射,光通量= F,和b是一个比例系数;因此,对于一小段距离,通过大气dF = - bFdl dl。如果我们双方得到F = Fo e-bl集成。现在如果我们做同样的事情为吸收我们得到F = Fo e-kl k是另一个比例系数与吸收。如果我们现在把这两个方程,我们得到F =敌人- l (b + k)或F = Foe-yl。最后这个方程被称为布格/比尔定律。
例子:在一个实验中,光通量F是减少到36.8%的原始值,当一束光通过一个气溶胶的路径长度10米。确定7在m - 1的数值。
从上面的方程:
F = Fo e - (b + k) l = F0e“71 = 0.368 F / Fo = e - 71 = -71 - 0.368 = ln(0.368)自l = 10 m - 71 = -1.00和7 = 0.100 m - 1
这些值是浊度计可以测量高度污染的条件下。浊度计测量大气的环境光散射。这个值可以与微粒(气溶胶)加载的气氛。
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