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全球变暖与人类活动产生的温室气体和气溶胶有直接联系,而人类对温室气体的认知水平高于气溶胶。大气气溶胶不仅通过吸收和散射太阳辐射直接影响大气系统的热量平衡,而且作为云凝结核或者冰核,通过影响云和降水间接地影响全球气候,因此气溶胶对气候的影响已成为全球气候变化研究中不确定性的最主要来源之一。对气溶胶特性的观测是确定及研究其气候效应的基础,目前地基遥感观测气溶胶常用的方法是利用多波段和多角度的CE-318型太阳光度计进行太阳和天空辐射资料的探测。使用该类型观测仪器除了能够获得准确的气溶胶光学特性参数,还能获取多种气溶胶微物理参数,如粒子谱分布、单次散射反照率、复折射指数等,这些参数对研究全球及区域气候变化有重要作用。 论文采用地基观测仪器 CE318型太阳光度计进行大规模的地基遥感观测研究气溶胶,完成了网络获取气溶胶观测数据、原始观测数据的解码,气溶胶参数自动化处理及处理流程可视化,解决了气溶胶研究领域急需的数据自动化处理及可视化平台,并对观测网络数据质量保证方法进行了研究,建立并完成大气遥感地基观测研究气溶胶性质的基础研究平台。主要研究内容如下: 1.研究气溶胶地基观测仪器CE-318型太阳光度计定标方法。在高海拔地区完成参考仪器需要的高精度 Langley定标试验,同时进行了观测网络业务运行的对比定标方法的多次实验,并对定标实验的结果进行了处理和分析。 2.在定标实验过程中,考虑到滤光片效应对于定标精度的影响,改进了定标的精度。根据仪器在6度观测传递的特性,修正和改进了在不同条件下(尤其是沙尘天气条件多点饱和)观测数据处理精度问题。 3.完成了从仪器观测到气溶胶参数自动处理流程的设计,同时为保证数据质量可跟踪和判断,设计了数据处理可视化流程,实现了数据质量判断可以从原始观测数据到气溶胶参数反演结果的实时可视化处理和分析,并逐渐成为气溶胶领域科研人员开展研究工作的基础平台。 4.通过已完成的处理系统,对不同区域的气溶胶参数性质进行了数据处理和分析,比较了气溶胶随地理区域的不同气溶胶微物理参数的差异,可宏观理解不同区域的气溶胶变化特征及光学特性。 论文的研究价值主要在于构建研究气溶胶微观特性的基础研究平台,在积累和管理中国特征区域气溶胶观测数据、自动化处理数据、反演参数种类、可视化分析处理结果等方面的研究是国际上除美国AERONET处理系统之外的第二套可满足业务化运行的处理系统,并且是目前国内领先的综合性的气溶胶地基观测与处理系统,为获取气溶胶微观特性参数、建立中国气溶胶微观特性模型、验证气溶胶卫星遥感、改进我国气溶胶气候效应评估等提供重要支撑为气溶胶研究工作奠定了基础。由于该系统第一个支持气溶胶地基偏振遥感观测的数据处理,不但提供改进的气溶胶光学、物理和化学参数反演,也为未来多颗偏振遥感探测器的气溶胶观测验证提供重要支撑。