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第1章 绪论1

1.1 气溶胶的辐射特性：能见度降低与气候强迫效应4

1.1.1 气溶胶消光与能见度降低的关系5

1.1.2 气溶胶直接辐射强迫：简单的薄层气溶胶辐射模型6

1.2 元素碳的混合状态及其对颗粒物光吸收的影响10

1.2.1 如何命名强烈光吸收型含碳气溶胶11

1.2.2 元素碳的混合状态11

1.2.3 不同混合状态对元素碳光吸收的放大效应13

1.2.4 气溶胶中元素碳混合状态的主要研究方法15

1.3 相对湿度对气溶胶光学性质的影响16

1.3.1 气溶胶吸湿增长过程改变其光学性质16

1.3.2 气溶胶光学性质吸湿增长规律的主要研究方法19

1.4 闭合实验在气溶胶辐射特性研究中的应用20

1.5 珠江三角洲的大气灰霾和本研究将尝试解决的科学问题23

第2章 基于气溶胶光学闭合实验的观测实验研究27

2.1 观测站点：新垦28

2.1.1 站点位置28

2.1.2 气象条件30

2.2 站点观测系统的设立：基于气溶胶的光学闭合实验32

2.3 气溶胶各类性质的综合观测36

2.3.1 气溶胶光学性质36

2.3.2 干状态下颗粒物数浓度粒径谱分布45

2.3.3 颗粒物质量和化学组成的粒径分布51

2.3.4 气溶胶的吸湿增长特性54

2.4 小结58

第3章 新垦观测的气溶胶光学、微物理和化学性质概况60

3.1 干状态下气溶胶的光学性质60

3.1.1 气溶胶颗粒物光学性质概况60

3.1.2 气溶胶光学性质的变化趋势及其相互关系65

3.2 气溶胶颗粒物数浓度、质量浓度和化学成分谱分布特征71

3.2.1 气溶胶颗粒物数浓度粒径谱分布71

3.2.2 气溶胶颗粒物及主要化学成分质量浓度谱分布74

3.2.3 质量闭合实验80

3.3 小结87

第4章 大气气溶胶光学模拟的基本理论与模型方法89

4.1 球形颗粒物光学性质的数值解：Mie理论89

4.1.1 均匀球形颗粒物：BHMIE程序91

4.1.2 “核-壳”双层结构球形颗粒物：BHCOAT程序98

4.2 修正的积分Mie模型99

4.2.1 积分Mie模型对大气气溶胶光学性质的模拟100

4.2.2 模型中针对TSI 3563 Nephelometer“角度截断”不完备性对总散射相函数的修正102

4.2.3 球形Mie模型的输入和输出参数104

4.3 “三组分”光学平衡球形气溶胶模型106

4.3.1 新垦气溶胶的球形假设106

4.3.2 “三组分”光学平衡气溶胶模型108

4.4 小结110

第5章 干状态下气溶胶光学闭合实验：元素碳混合状态的反演112

5.1 干状态气溶胶光学模型和元素碳混合状态反演方法112

5.1.1 元素碳混合状态（r）的反演方法113

5.1.2 模型输入数据的处理：干状态下体积比、折射率及不同组分颗粒物数浓度的粒径分布（r的函数）117

5.1.3 Monte Carlo不确定性分析126

5.2 EC以完全外混或内混状态存在时测量和模拟的气溶胶光学性质的比较128

5.3 测量和基于反演方法优化拟合的气溶胶光学性质的比较132

5.4 干状态下EC与非光吸收组分的混合状态136

5.5 小结140

第6章 相对湿度对气溶胶光学性质和近地面边界层气溶胶直接辐射强迫的影响143

6.1 湿状态气溶胶光学模型143

6.1.1 设定相对湿度下模型输入和输出参数的处理146

6.1.2 Monte Carlo不确定性分析151

6.2 环境状态下气溶胶光学性质的闭合实验：模型验证153

6.2.1 环境状态下模拟与测量的气溶胶消光系数的比较153

6.2.2 环境状态下其他气溶胶光学性质的比较和讨论156

6.3 相对湿度对气溶胶消光和散射系数的影响157

6.3.1 气溶胶消光和散射系数的吸湿增长因子157

6.3.2 影响ξep（RH）和ξsp（RH）的重要因素160

6.4 相对湿度对气溶胶吸收系数和单散射反照率的影响164

6.4.1 气溶胶吸收系数的吸湿增长因子164

6.4.2 气溶胶单散射反照率对相对湿度的依赖性165

6.5 相对湿度和EC混合状态对新垦近地面边界层气溶胶直接辐射强迫的影响168

6.5.1 平均向上散射比？对相对湿度的依赖性168

6.5.2 近地面边界层气溶胶直接辐射强迫对相对湿度和EC混合状态的依赖性170

6.6 小结174

第7章 气溶胶光学性质的化学贡献解析176

7.1 气溶胶光学性质的化学贡献解析模型176

7.2 气溶胶光学性质的化学贡献解析179

7.2.1 颗粒物各化学组分对消光系数的贡献率180

7.2.2 颗粒物各化学组分对散射和吸收系数的贡献率183

7.3 质量消光、散射和吸收效率184

7.3.1 新垦气溶胶及其化学组分的质量消光、散射和吸收效率185

7.3.2 气溶胶光学性质的粒径谱分布187

7.4 小结189

第8章 总结和展望192

附录A201

A1 TSI 3563 Nephelometer总散射系数的校正201

A2 Monte Carlo不确定性模拟的收敛测试202

附录B204

B1 缩写词204

B2 符号206

B2.1 希腊符号206

B2.2 其他符号207

B2.3 上／下标210