BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
------------------------
Phạm Minh Tiến
NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ KHÍ OZONE TRONG
KHÍ QUYỂN TẦNG THẤP VỚI ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
TRÊN CƠ SỞ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP LIDAR HẤP THỤ VI SAI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH QUANG HỌC
Hà Nội – 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
------------------------
Phạm Minh Tiến
NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ KHÍ OZONE TRONG
KHÍ QUYỂN TẦNG THẤP VỚI ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
TRÊN CƠ SỞ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP LIDAR HẤP THỤ VI SAI
Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 9 44 01 09
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH QUANG HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Đinh Văn Trung
Hà Nội – 2017
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan luận án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.
Đinh Văn Trung. Các dẫn giải, phân tích, số liệu, nội dung nghiên cứu đã có của các
tác giả có liên quan đến luận án đều có nguồn gốc rõ ràng, được chỉ rõ trong phần
Tài liệu tham khảo. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, chưa được
công bố trong các công trình khác.
Nghiên cứu sinh
Phạm Minh Tiến
Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện luận án “Nghiên cứu phân bố ozone trong khí quyển
tầng thấp với độ phân giải cao trên cơ sở phát triển và ứng dụng phương pháp LIDAR
hấp thụ vi sai”, tôi đã nhận được sự hướng dẫn và truyền đạt kiến thức rất tận tình
của các thầy, cô, giảng viên của Viện Vật lý (Viện Hàn lâm KHCNVN). Tôi cũng đã
nhận được sự hỗ trợ, tạo điều kiện, sự giúp đỡ quý báu từ Ban Lãnh đạo viện Hàn
lâm KHCNVN, Ban Lãnh đạo Viện Vật lý, Phòng Đào tạo Sau Đại học (Viện Vật
lý), Ban Lãnh đạo và đồng nghiệp Viện Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh. Tôi xin bày
tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đinh Văn Trung, thầy giáo
hướng dẫn khoa học trực tiếp cho tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Đỗ Quang Hòa, TS. Bùi Văn
Hải, TS. Nguyễn Xuân Tuấn, ThS. Dương Tiến Thọ, NCS. Trần Ngọc Hưng và rất
nhiều đồng nghiệp khác trong Viện Vật lý đã cộng tác, giúp đỡ, chia sẻ trong công
việc nghiên cứu.
Tôi cũng xin cảm ơn những ý kiến đóng góp quý báu, các ý kiến phản biện
của các thành viên trong hội đồng chấm luận án cấp cơ sở và hai phản biện kín để
bản luận án được hoàn thiện hơn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè, gia đình và đặc biệt là GS.TS. Nguyễn
Đại Hưng đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện và hoàn thành luận án này.
Tác giả luận án
NCS. Phạm Minh Tiến
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục chữ cái viết tắt ........................................................................................... i
Danh mục ký hiệu ...................................................................................................... ii
Danh mục bảng ......................................................................................................... vi
Danh mục hình, đồ thị ............................................................................................. vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .......................................................... 6
1.1. Ozone trong khí quyền tầng thấp .............................................................. 6
1.1.1. Nguồn gốc và phân bố ......................................................................... 6
1.1.2. Tiết diện hấp thụ của ozone .............................................................. 11
1.1.3. Vai trò và tác động của ozone .......................................................... 12
1.2 Đo đạc, quan trắc ozone trong khí quyển ................................................ 13
1.2.1 Khái quát chung ................................................................................. 13
1.2.2 Nguyên lý phương pháp đo ozone trong khí quyền .......................... 15
1.2.2.1 Đo tổng lượng cột ozone ............................................................ 16
1.2.2.2 Đo phân bố mật độ ozone theo phương thẳng đứng .................. 19
1.3 Nguyên lý đo đạc phân bố ozone trong khí quyển tầng thấp dùng kỹ
thuật LIDAR hấp thụ vi sai .................................................................................. 24
1.3.1 Cơ sở vật lý của kỹ thuật LIDAR và LIDAR hấp thụ vi sai .............. 24
1.3.2 Hệ LIDAR và phương trình LIDAR .................................................. 27
1.3.3 Kỹ thuật LIDAR hấp thụ vi sai .......................................................... 34
1.3.4 Lựa chọn bước sóng cho LIDAR hấp thụ vi sai đo ozone ................ 37
1.3.5 Đo phân bố ozone dùng kỹ thuật LIDAR hấp thụ vi sai trong khí
quyển tầng thấp .................................................................................. 39
1.3.6 Tính toán phân bố nồng độ ozone theo độ cao ................................. 45
1.3.7 Độ chính xác của phép đo ozone dùng LIDAR hấp thụ vi sai ......... 49
Kết luận Chương 1 ...................................................................................... 51
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ LIDAR HẤP THỤ VI SAI ĐO
PHÂN BỐ OZONE TRONG KHÍ QUYỂN TẦNG THẤP ............................... 53