实际环境大气中的气溶胶，尤其是城市型气溶胶，在环境湿度达到一定程度时，会吸收大气中的水汽造成体积的增长，增强对可见光的散射能力，导致能见度的下降，对地气系统辐射平衡产生一定的影响。气溶胶中的液态水会作为化学反应介质，促进气-粒转化过程，加速二次气溶胶的生成；气溶胶吸湿能力随之增强，液态水含量进一步增加，从而形成二次气溶胶生成的正反馈过程，导致污染物的“爆发性”积累，促进极端污染事件的迅速发生。因此，获取气溶胶液态水含量(ALWC)廓线对于大气污染事件产生机制的理解和评估气溶胶的辐射效应具有重要的意义。
北京大学物理学院大气与海洋科学系李成才副教授研究组、赵春生教授研究组与北京大学环境科学与工程学院朱彤教授研究组、浙江大学光电科学与工程学院刘东教授研究组共同合作，将偏振激光雷达反演液态水含量的方法成功应用到了高光谱激光雷达(HSRL)的探测中，获取了边界层全天候的气溶胶液态水含量廓线，并定量评估了气溶胶液态水含量的增加对能见度的降低作用和对地气系统的辐射冷却作用。
基于气溶胶吸水长大过程中由不规则形状向球形转变的物理假设，结合近地面颗粒物化学成分，研究组前期的研究基于拉曼激光雷达的观测，提出了利用粒子线性退偏比与气溶胶后向散射系数计算气溶胶液态水含量的方法。由于拉曼散射在白天观测信噪比低的限制，利用拉曼激光雷达只能够在夜间获得可靠的气溶胶液态水含量廓线，在白天无法获得反演结果。高光谱激光雷达相对于这点具有明显的优势，具有偏振通道的高光谱激光雷达可以获得全天候连续观测的气溶胶光学参数，该研究将反演气溶胶液态水的方法应用到高光谱激光雷达探测中，获得了连续观测的液态水含量廓线。利用近地面三波段加湿浊度计估算的近地面气溶胶液态水含量对该结果进行了验证，二者相关系数达到0.94（N = 192）。
研究成果发表在国际环境科学领域重要期刊Science of the Total Environment (STOTEN)，博士研究生任静静同学为论文第一作者，通讯作者为李成才老师。该项研究得到国家自然科学基金(No. 42075133，42030607和41775023)等项目的资助。
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- Ren, J., W. Tan, X. Tian, Z. Wu, C. Li, J. Li, C. Zhao, D. Liu, L. Kang & T. Zhu, 2021. Retrieval of aerosol liquid water content from high spectral resolution lidar. Science of The Total Environment, 149423, 10.1016/j.scitotenv.2021.149423. (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149423)
- Tan, W.; Yu, Y; Li, C.*; Kang, L.; Dong, H.; Zeng, L.; Zhu, T., 2020. Profiling aerosol liquid water content using a polarization lidar. Environ. Sci. Technol., 10.1021/acs.est.9b07502. （https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b07502）
- Tan, W.; Li, C.*; Liu, Y.; Meng, X.; Wu, Z.; Kang, L; Zhu, T., 2019. Potential of polarization lidar to profile the urban aerosol phase state during haze episodes. Environ. Sci. Technol. Lett., 10.1021/acs.estlett.9b00695. （https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.estlett.9b00695）
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721044971
