(完整版)大气光学研究及其应用进展
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大气参数定量探测设备，建立综合实验观测站，获取大气成分和辐射分布 及其变化规律性认识，建立大气成分与光学特性定量数据库和模式
发展大气成分与光学学科交叉创新研究平台，解决我国应对气候变化
和先进光电工程应用等重大国计民生问题中的有关关键科学技术问题
一、中科院大气成分与光学重点实验室简介
定位与目标——
OH启动异戊二烯光氧化机制
二、 大气光学特性研究进展 2.2 大气湍流
基于激光干涉原理， 实现了大气光学湍流强 度的直接、高精度、非 接触式测量 研制了光纤大气光学 湍流传感器，实现了局 域大气折射率起伏及其 空间结构的分布式探测
“高精度光纤大气光学湍流强度与结构测量系统”
二、 大气光学特性研究进展 2.2 大气湍流
感谢各位专家、代表 莅临合肥
中科院大气成分与光学重点实验室
中科院自适应光学重点实验室
欢迎您
1
大气光学研究及其应用进展
王英俭，黄印博
中国科学院合肥物质科学研究院 中国科学院大气成分与光学重点实验室
二〇一三年 ·安徽合肥
汇报内容简介
一、大气成分与光学实验室简介 二、大气光学特性研究进展 三、大气成分与变化研究进展 四、光波大气传输研究进展 五、大气光学探测研究进展 六、小结
一、中科院大气成分与光学重点实验室简介
国家863计划大气光学重点实验室 + 院大气成分与光学重点实验室
任务 + 学科
围绕大气成分光物理光化学特性、光辐射大气传输效应及对气候变化
和光电工程的影响、大气光学探测新方法新技术等科学技术问题开展基础 性、前瞻性、战略性研究
获取大气成分及其与光波相互作用规律性认识，发展大气成分及相关
将非相干宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合，同时测 量气溶胶的消光和散射系数，获得了气溶胶单次反照率
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
气溶胶单次散射反照率光谱测量系统
仪器性能指标：
➢ 工作波段：440-480nm；时间响应：< 30 s； ➢ 消光系数： 探测灵敏度：2 Mm-1； 测量误差：3.7%； ➢ 散射系数： 探测灵敏度：2 Mm-1； 测量误差：4.4%； ➢ 单次散射反照率： 测量误差：5.7%。
http://lacor.aiofm.ac.cn
实验室研究方向及相互关系
1、大气光学特性
2、大气成分和气候变化
3、光波大气传输
4、大气光学探测
气候环境变化 光电工程应用
光波辐射大气传输模型和算法 大气成分及其变化过程基础数据和模式
大气与光波相互 作用机理和过程
大气成分光物 理光化学特性ห้องสมุดไป่ตู้
大气成分及变化 的光学定量探测
本实验室 池长40cm 控温范围77K ~ 298K 控 温精度<1.5K
基础光谱数据被国际著名的权威光谱数据库采用
获得的二氧化碳、甲烷等一些重要大气分子高分辨率吸收光谱线参数数据 被法国GEISA数据库、Science-SoftCon UV/Vis+ Spectra Data Base (Photochemistry Database)光化学数据库采用、HITRAN数据库编委引用。
瞄准国家安全战略需求，为应对气候变化和光电工程应 用提供光波传输与大气相互作用规律的物理模型，大气 成分光学特性及其时空分布的探测方法、技术和基础性 科学数据以及相关的专家系统
在高分辨率大气光谱、光辐射大气传输、大气成分光学 探测和大气参数数据库与模式等方面成为具有重要国际 影响的国家级大气成分与光学研究和人才培养基地
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性 高分辨率大气吸收光谱研究平台
☆长光程池最大反射次数：142次，
18排像
☆可实现的光程
为 L 2 4n 1 7.726 ，最大
光程为1097.09米，n=18
☆镜面反射率：93.55% 在He-
Ne激光波长处
☆长光程池真空度：1.3×10-4Pa
亚洲最长的公里级White型长程吸收池
☆配气系统真空度：1.1×10-4Pa
高分辨率大气光谱是现代大气光学及其应用的基础
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
低温大气分子吸收光谱测量系统
法国巴黎居里大学 池长16.8cm 控温范围 5K ~ 298K
美国Baylor大学 池长43.5cm 控温范围 5K ~ 298K
调制光源
分光光路
Signal generator
二、 大气光学特性研究进展
科研方向：大气光学特性
开展大气成分、大气湍流的光学特性以及云和天空背 景辐射特性等基础问题研究，获取其变化机理及特征 参数，为大气辐射传输、大气成分光学测量方法、大 气成分和气候变化模型等提供基础支撑
主要科学技术问题：
1. 大气成分的光物理和光化学特性 2. 大气湍流光学特性 3. 云和天空背景辐射特性
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
大气气溶胶物化特性研究平台
气溶胶飞行时间 质谱仪——实时、
在线、快速检测气溶胶 单个粒子的直径和化学 组分，可获得气溶胶粒 子的粒谱分布和化学组 分。
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
精确测量气溶胶单次散射反照率对于大气辐射传输以及气溶 胶气候效应等研究有着重要的作用
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性 生物排放挥发性有机化合物的大气光氧化研究
将超声分子束同步辐射光电离飞行时间质谱与可模拟大气环境条件的光 化学反应烟雾腔实验系统联用，获得了异戊二烯及羟基启动异戊二烯的 气相光氧化产物的光电离质谱。
异戊二烯母体离子及碎片离子C5H7+的电离效率谱；光氧化气相产物同步辐射光电离质谱
14
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
不同粒径PSL及苯胺黑气溶胶消光和散射同时测量
w~1 w~0.5
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性 二次有机气溶胶非均相反应实验平台建立和发展
首次实现了气溶胶飞行时 间质谱仪与烟雾腔系统的 联用，为二次有机气溶胶 光氧化反应和二次有机气溶胶形成和生长机理研究工具的探测提供了一种新方法
发展大气成分与光学学科交叉创新研究平台，解决我国应对气候变化
和先进光电工程应用等重大国计民生问题中的有关关键科学技术问题
一、中科院大气成分与光学重点实验室简介
定位与目标——
OH启动异戊二烯光氧化机制
二、 大气光学特性研究进展 2.2 大气湍流
基于激光干涉原理， 实现了大气光学湍流强 度的直接、高精度、非 接触式测量 研制了光纤大气光学 湍流传感器，实现了局 域大气折射率起伏及其 空间结构的分布式探测
“高精度光纤大气光学湍流强度与结构测量系统”
二、 大气光学特性研究进展 2.2 大气湍流
感谢各位专家、代表 莅临合肥
中科院大气成分与光学重点实验室
中科院自适应光学重点实验室
欢迎您
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大气光学研究及其应用进展
王英俭，黄印博
中国科学院合肥物质科学研究院 中国科学院大气成分与光学重点实验室
二〇一三年 ·安徽合肥
汇报内容简介
一、大气成分与光学实验室简介 二、大气光学特性研究进展 三、大气成分与变化研究进展 四、光波大气传输研究进展 五、大气光学探测研究进展 六、小结
一、中科院大气成分与光学重点实验室简介
国家863计划大气光学重点实验室 + 院大气成分与光学重点实验室
任务 + 学科
围绕大气成分光物理光化学特性、光辐射大气传输效应及对气候变化
和光电工程的影响、大气光学探测新方法新技术等科学技术问题开展基础 性、前瞻性、战略性研究
获取大气成分及其与光波相互作用规律性认识，发展大气成分及相关
将非相干宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合，同时测 量气溶胶的消光和散射系数，获得了气溶胶单次反照率
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
气溶胶单次散射反照率光谱测量系统
仪器性能指标：
➢ 工作波段：440-480nm；时间响应：< 30 s； ➢ 消光系数： 探测灵敏度：2 Mm-1； 测量误差：3.7%； ➢ 散射系数： 探测灵敏度：2 Mm-1； 测量误差：4.4%； ➢ 单次散射反照率： 测量误差：5.7%。
http://lacor.aiofm.ac.cn
实验室研究方向及相互关系
1、大气光学特性
2、大气成分和气候变化
3、光波大气传输
4、大气光学探测
气候环境变化 光电工程应用
光波辐射大气传输模型和算法 大气成分及其变化过程基础数据和模式
大气与光波相互 作用机理和过程
大气成分光物 理光化学特性ห้องสมุดไป่ตู้
大气成分及变化 的光学定量探测
本实验室 池长40cm 控温范围77K ~ 298K 控 温精度<1.5K
基础光谱数据被国际著名的权威光谱数据库采用
获得的二氧化碳、甲烷等一些重要大气分子高分辨率吸收光谱线参数数据 被法国GEISA数据库、Science-SoftCon UV/Vis+ Spectra Data Base (Photochemistry Database)光化学数据库采用、HITRAN数据库编委引用。
瞄准国家安全战略需求，为应对气候变化和光电工程应 用提供光波传输与大气相互作用规律的物理模型，大气 成分光学特性及其时空分布的探测方法、技术和基础性 科学数据以及相关的专家系统
在高分辨率大气光谱、光辐射大气传输、大气成分光学 探测和大气参数数据库与模式等方面成为具有重要国际 影响的国家级大气成分与光学研究和人才培养基地
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性 高分辨率大气吸收光谱研究平台
☆长光程池最大反射次数：142次，
18排像
☆可实现的光程
为 L 2 4n 1 7.726 ，最大
光程为1097.09米，n=18
☆镜面反射率：93.55% 在He-
Ne激光波长处
☆长光程池真空度：1.3×10-4Pa
亚洲最长的公里级White型长程吸收池
☆配气系统真空度：1.1×10-4Pa
高分辨率大气光谱是现代大气光学及其应用的基础
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
低温大气分子吸收光谱测量系统
法国巴黎居里大学 池长16.8cm 控温范围 5K ~ 298K
美国Baylor大学 池长43.5cm 控温范围 5K ~ 298K
调制光源
分光光路
Signal generator
二、 大气光学特性研究进展
科研方向：大气光学特性
开展大气成分、大气湍流的光学特性以及云和天空背 景辐射特性等基础问题研究，获取其变化机理及特征 参数，为大气辐射传输、大气成分光学测量方法、大 气成分和气候变化模型等提供基础支撑
主要科学技术问题：
1. 大气成分的光物理和光化学特性 2. 大气湍流光学特性 3. 云和天空背景辐射特性
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
大气气溶胶物化特性研究平台
气溶胶飞行时间 质谱仪——实时、
在线、快速检测气溶胶 单个粒子的直径和化学 组分，可获得气溶胶粒 子的粒谱分布和化学组 分。
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
精确测量气溶胶单次散射反照率对于大气辐射传输以及气溶 胶气候效应等研究有着重要的作用
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性 生物排放挥发性有机化合物的大气光氧化研究
将超声分子束同步辐射光电离飞行时间质谱与可模拟大气环境条件的光 化学反应烟雾腔实验系统联用，获得了异戊二烯及羟基启动异戊二烯的 气相光氧化产物的光电离质谱。
异戊二烯母体离子及碎片离子C5H7+的电离效率谱；光氧化气相产物同步辐射光电离质谱
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二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性
不同粒径PSL及苯胺黑气溶胶消光和散射同时测量
w~1 w~0.5
二、 大气光学特性研究进展
2.1 大气成分的光物理和光化学特性 二次有机气溶胶非均相反应实验平台建立和发展
首次实现了气溶胶飞行时 间质谱仪与烟雾腔系统的 联用，为二次有机气溶胶 光氧化反应和二次有机气溶胶形成和生长机理研究工具的探测提供了一种新方法