基于珠江三角洲实测气溶胶数据利用光学方法客观分辨雾霾的方法研究

Haze is a phenomenon that the visibility deterioration caused by the increased aerosol loading or aerosol hygroscopic growth with increasing relative humidity. Fog is a low visibility event which caused by aerosol particles been activated into water droplets. It has been controversial that how to objectively distinguish fog from haze. This project is intend to propose a new method to distinguish fog from haze by using the in-situ measurements in Pearl River Delta，which based on the different physical properties of fog and haze. This method will integrate the statistics of the historical data of aerosol particle size distribution since the year 2011, the aerosol hygroscopic growth properties, and aerosol mixing state information with the Mie scattering model. A visibility probability distribution as a discriminant reference map will be obtained by MIE model calculations. The discriminant reference map will have 3 parameters，including Particulate mass concentration，visibility and relative humidity will be used in this method which can be applied in the operational work in the meteorological station. This research will enforce the studies in aerosol optics, haze and fog monitoring and forecasting in the Pearl River Delta region.

霾是由于气溶胶增多或相对湿度增大导致的能见度降低的现象，而雾是气溶胶经过活化变成雾滴而造成的低能见度事件，在气象观测中如何对两者进行准确区分一直存在争议。本项目以雾和霾在物理性质上的客观差异为基础，提出基于珠江三角洲实测气溶胶资料利用光学方法客观分辨雾和霾的新方法。通过对2011年以来的历史观测的气溶胶谱分布数据进行拟合统计，并结合气溶胶吸湿增长特性、混合状态等参数化方案，使用基于光学原理的米散射（MIE）模型计算得到单位体积气溶胶能见度值的概率分布，建立以PM2.5、能见度和相对湿度三要素为变量的判别参考图谱。通过实际测量气溶胶，结合气象资料与判别参考图谱的对比，来估计当前状况是雾或霾的概率。本研究建立的雾霾分辨方法可操作性强，基于气溶胶常规观测仪器即可实现。项目完成后为客观定义雾霾现象提供解决方案，为低能见度事件的有效地监测、预报和预警提供基础支撑。

本项目以雾和霾在物理性质上的客观差异为基础，提出基于珠江三角洲实测气溶胶资料利用光学方法客观分辨雾和霾的新方法。通过对观测的气溶胶谱分布数据进行拟合统计，并结合气溶胶吸湿增长特性、混合状态等参数化方案，使用基于光学原理的米散射（MIE）模型计算得到单位质量浓度气溶胶能见度值的概率分布，建立以PM2.5质量浓度、能见度和相对湿度三要素为变量的判别参考图谱。通过实际观测的气溶胶质量浓度、能见度和相对湿度，与判别参考图谱对比，来估计当前状况雾或霾的概率。本研究建立的雾霾分辨方法可操作性强，基于气溶胶常规观测仪器即可实现。研究过程中发现基于PM2.5质量浓度反演的气溶胶谱资料得不确定性，气溶胶吸湿增长因子以及混合状态的复杂性，使得MIE模型计算结果存在一定的不确定范围，有待更进一步对各参数方案的获取和完善。项目建立的流程和方法为客观定义雾霾现象提供解决方案，为低能见度事件的有效地监测、预报和预警和雾霾天气的气候统计提供基础支撑。