邱明燕[1]2004年在《青岛地区气溶胶特性的初步研究》文中进行了进一步梳理大气气溶胶质粒通过直接辐射强迫和间接辐射强迫两种方式影响着地球气候系统，同时，它在区域环境空气质量问题上也扮演重要角色。 青岛位于山东半岛南部，叁面环海，具有独特的地理环境和气候背景，气溶胶来源受大陆和海洋的共同影响，气溶胶性质复杂。本文利用多波段太阳光度计观测的太阳直接辐射和散射辐射资料，气溶胶总悬浮颗粒物和分级采样资料，以及具有较高分辨率的MODIS卫星遥感资料，综合研究了青岛地区气溶胶的光学特性和粒子谱分布，分析了气象因素对气溶胶光学特性和粒子谱分布的影响，并对MODIS卫星遥感气溶胶光学厚度进行了对比分析和应用。研究结果表明： 青岛地区气溶胶光学厚度的日差别较大，这种较大的日差别与气象条件有关：光学厚度在盛行南风时较大，日差别明显；轻雾和霾光学厚度在青岛气溶胶光学厚度中占有较大比重，轻雾的贡献又比霾大；在波长小于500nm时，单次散射返照率是夏季较高，春季较低；在波长大于1000nm时，单次散射返照率在春季较高；气溶胶的消光能力随波段呈递减趋势，而春季气溶胶在各波段的散射消光能力相差较小；青岛地区波长指数主要出现在0.9～1.4范围内，浑浊度一般小于0.3；波长指数与浑浊度具有明显的季节变化，波长指数在春秋季节频次分布呈多峰型，夏冬季节呈单峰型；大气浑浊度是秋冬季节较小，而春夏季节较大浑浊度的出现频次较多。 地面粒子分布中，春季粗粒子质量浓度较高，冬季细粒子浓度是其他季节的叁倍左右；气溶胶光学厚度与积聚模态粒子(0.05＜r＜1μm)体积浓度之间的的相关系数达0.9以上，即气溶胶粒子对太阳短波辐射的衰减作用主要是由积聚模态粒子引起；随着波长的增长，各波段光学厚度与核模态粒子相关系数减小，而与粗模态粒子相关系数增大；在相对湿度大于60％时，核模态和积聚模态粒子随湿度的增加而增加，即湿度的增加有利于小粒子的形成。 比较MODIS遥感光学厚度与地面光度计观测光学厚度显示，在光学厚度小于0.7时，MODIS遥感光学厚度一般大于地面光度计观测，而当光学厚度大于0.7时，MODIS观测值小于地面光度计观测；MODIS遥感光学厚度与积聚摸态粒子相关显着，而与核模态以及粗模态粒子相关不明显。 应用MODIS遥感光学厚度资料，结合地面气象观测资料和API指数资料，分析了2002年两次沙尘暴过程对青岛空气质量的影响。
张凯[2]2003年在《东亚地区沙尘气溶胶入海途径及通量的初步研究》文中研究表明沙尘天气是我国北方经常发生的一种灾害性天气现象，但近几年沙尘天气次数陡增。强沙尘天气不仅对城市大气环境质量和人体健康产生影响，而且会经西北气流向海洋输送和沉降，对海洋中营养盐的供给和海洋生态系统造成影响。 本文利用中国气象局提供的2000～2002年micaps气象资料、青岛市气象局提供的2000～2002年3—5月沙尘天气的常规观测资料；EP／TOMS卫星观测资料；北京2002年2月～2003年2月和青岛2001年5月～2002年12月气溶胶干沉降资料，主要分析了2000～2002年东亚沙尘气溶胶的源地、入海途径、对我国东部海域影响概率和入海通量。另外，对“3.20”强沙尘天气过程和青岛的沙尘天气做了个例分析。 根据沙尘暴的起源，可将发生在我国的沙尘暴天气过程分为境外源区和境内源区，影响中国的沙尘暴天气有七成起源于蒙古国。对沙尘源地的分析发现，与以前相比，沙尘源地有向东移动的趋势。近几年来沙尘源地主要集中于内蒙古西部的巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙地、乌兰布和沙漠和东部的浑善达克沙地、科尔沁沙地。黄土高原是主要的加强源区，是影响华北平原和长江中下游地区沙尘粒子的主要来源。另外，南疆盆地3—5月份沙尘天气爆发频繁，受地形影响，大部分沙尘天气只局限于盆地内部。发生于我国西北的沙尘暴有一半以上会影响到我国东部沿海，沙尘粒子入渤海和黄海的概率较大，东海次之，南海最小。从青岛进入黄海的气溶胶干沉降通量约为5.1gm~(-2)yr~(-1)。沙尘气溶胶的移动入海途径可概况为3条：一是蒙古沙尘天气从二连浩特入侵，经浑善达克沙地和科尔沁沙地到渤海或黄海；二是爆发于新疆东部和内蒙西部的沙尘天气，向东经黄土高原加强进入渤海、黄海或东海；叁是我国内蒙沙漠地区及其周边爆发的沙尘天气经高空西北气流输运，向东输送并沉降到黄海、东海或西太平洋。 蒙古气旋和西北强冷空气是“3.20”强沙尘暴最主要的天气形势和动力机制；冬季北方干旱少雨、沙尘裸露面大提供了物质基础。沙尘粒子的来源主要有叁个地方：一是内蒙西部沙漠地区；二是内蒙东部沙地；叁是黄土高原。沙尘移动路径主要有西北路径和北方路径，其中西北路径略多于北方路径。
范学花, 陈洪滨, 夏祥鳌[3]2013年在《中国大气气溶胶辐射特性参数的观测与研究进展》文中指出长期系统的气溶胶辐射特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础。本文综合介绍中国大气气溶胶辐射特性观测与研究现状和成果,重点包括以下内容:地面太阳光度计联网观测气溶胶光学厚度、单次散射反照率、尺度谱;从全波段太阳辐射反演气溶胶光学厚度、单次散射反照率;浊度计和黑碳仪测量地面气溶胶散射系数和吸收系数;地基/星载激光雷达观测气溶胶(后向散射系数)垂直分布;极轨/静止卫星遥感反演气溶胶光学特性。
李秀镇[4]2013年在《青岛沿海气溶胶和水汽对太阳辐射影响的分析研究》文中指出气溶胶能够直接或间接地影响到达地表的太阳辐射，是影响地球气候系统的关键因子。青岛是海滨城市，气溶胶来源复杂，研究青岛地区气溶胶辐射强迫对了解沿海地区气溶胶对气候的影响具有重要意义。本文利用长期地基观测的高分辨率的气溶胶光学资料及辐射数据进行气溶胶和水汽的辐射强迫研究。首先分析了气溶胶光学厚度、单次散射比日变化及季节变化特征。分别以探空资料和模式大气作为输入参量，利用SBDART模式计算晴空条件下到达地面的太阳总辐射，与观测资料比较进行误差分析。以此为基础计算了气溶胶和水汽在地面处、大气顶的辐射强迫，并估计了气溶胶对整层大气辐射的影响。结果表明：（1）晴空条件下大气气溶胶AOD（光学厚度）的日变化呈现五种变化趋势：上升型；递减型；中午峰值型；中午低值型；波动型。AOD呈现明显的季节变化，即夏季AOD数值最大（0.79），其次是春季（0.63），秋冬季最小（0.49、0.41）。AOD受温度、气压、风向影响显着。高温低压，盛行风向为南风时易出现高AOD。晴空条件下SSA（单次散射比）的日变化特征归结为四类：上升型；中午低值型；递减型；波动型。单次散射比各季节平均值差别很小。夏、秋、冬叁季单次散射比与相对湿度存在较好的正相关。（2）模式的敏感性试验表明，AOD、水汽柱含量对总辐射模拟的敏感性较强。使用模式大气的模拟结果远低于观测值，平均偏差超过50W/m2。使用探空资料进行模拟的结果优于模式大气，模拟结果略低于观测值，平均偏差11W/m2（短波段）。分谱带模拟的结果表明，水汽条件是其误差较大的主要原因。长波段的模拟结果普遍低于观测值，平均偏差为33W/m2。无论是短波段还是长波段，模拟结果均与观测值存在显着相关性。（3）气溶胶对辐射的影响集中在短波段，长波段辐射强迫量值较小。短波段，气溶胶显着的影响了辐射收支，大气气溶胶在地面造成了强烈的冷却效应，对于大气内则具有显着的加热作用。晴空条件下气溶胶在地面处、大气顶及整层大气的辐射强迫平均值分别为-58W/m2、-10W/m2、47W/m2。气溶胶对整层大气的平均加热率为0.47K/d。大气气溶胶在地面和大气内的辐射强迫量值显着的依赖于AOD的大小，二者相关系数分别为-0.916、0.798。与地面处和大气内气溶胶辐射强迫相比，大气顶气溶胶辐射强迫与AOD的相关性较差。地面处辐射强迫均为负值，而大气顶、整层大气的辐射强迫的正负与单次散射比有关。大气顶辐射强迫正值仅在单次散射比低于0.9时出现，整层大气辐射强迫在单次散射比接近1的时候存在部分负值。（4）长波段，水汽辐射强迫远大于气溶胶辐射强迫。水汽对长波辐射起吸收作用，在地面、大气顶的量值分别为89W/m~2、4W/m~2。
陈静静, 盛立芳[5]2007年在《青岛大气气溶胶光学厚度与吸收特性的观测分析》文中提出大气气溶胶光学厚度是表征大气浑浊度和气溶胶含量的一个重要物理量,是确定气溶胶辐射气候效应的一个关键因子。大气气溶胶粒子的折射率是大气气溶胶吸收特性的重要参数,决定了大气气溶胶在辐射和气候效应中的作用是加热还是冷却。本文利用的气溶胶光学厚度、复折射指数资料,由多波段天空辐射计观测的太阳直接辐射和散射计算得到,资料为2003年9月-2007年4月完全晴天状况下的反演结果。由于夏季晴天资料较少,不具代表性,故文中不做讨论。春、秋、冬叁季分别选取830个、489个、609个数据进行分析,分析结果表明:青岛地区光学厚度的均值冬季较小(0.20),秋季次之(0.43),春季较大(0.64),对应标准差分别为0.077、0.297、0.273;折射率虚部的日变化及季节变化幅度均较大,季节平均的结果显示秋季折射率虚部最大(0.015),春季次之(0.011),冬季最小(0.008),对应的标准差分别为0.009、0.008、0.006。另外,对青岛地区TOMS气溶胶指数初步研究表明,沙尘期间随着TOMS气溶胶指数达到峰值,日平均太阳总辐射到达低谷,即沙尘期间TOMS气溶胶指数与日平均太阳总辐射有较好的负相关关系。TOMS气溶胶指数与地面观测的气溶胶光学厚度、单次散射反照率、复折射指数等的相关关系有待进一步探讨。
陈静静[6]2008年在《青岛大气气溶胶光学特性的季节变化》文中进行了进一步梳理气溶胶通过直接和间接两条途径影响气候系统,对环境大气质量和人体健康也有重要的影响。研究大气气溶胶的气候效应和环境效应必须充分地了解气溶胶的粒子谱分布、化学组成和光学特性,其中大气气溶胶光学特性的直接观测研究是目前甚为紧迫的研究内容,其计算结果能直接为气溶胶强迫对气候变化的估计和预测的模式及其环境效应的研究提供必须的参数。青岛位于山东半岛南部,叁面环海,是中国重要的沿海城市之一,是亚热带与温带的过渡区,兼具季风气候与海洋气候特点,独特的地理位置和气候环境使青岛地区的大气气溶胶受大陆和海洋的共同影响,研究青岛大气气溶胶光学特性季节变化对了解青岛及海陆交界地区的环境和气溶胶对气候的影响具有重要意义。由安装在中国海洋大学校内八关山上的多波段天空辐射计观测的太阳直接辐射和散射辐射,计算得到从2002年4月至2006年12月春、夏、秋、冬四季共156个晴天天气下的大气气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)、单次散射反照率(Single Scattering Albedo, SSA)、?ngstr?m浑浊度系数、波长指数、复折射指数和粒子体积谱,结合地面气象观测资料综合分析了青岛地区气溶胶光学特性的季节变化特征及影响因素。研究表明青岛地区大气气溶胶光学特性的季节变化特征有一定的共性,即:气溶胶光学厚度随波长增大而减小,各季节日平均值大都低于0.7,日变化型以早晨低下午高的类型为主;各季节单次散射反照率所体现出的散射效应较强,且与相对湿度的正相关关系明显;折射率实部、虚部随波长的变化规律不明显,根据MIE散射理论近似认为不随波长变化,各季节复折射率的平均值约为m~ = 1.51?0.01i;在爱根核模态下,体积谱分布显示出随粒径增大而迅速增长的趋势;各季节的粒子谱分布均在积聚模态下0.1-0.3μm之间达到第一个峰值;气溶胶光学厚度和实测水平能见度基本呈相反的变化趋势,各季节500nm气溶胶光学厚度>1.0时,能见度大都在10.0km以下,光学厚度<0.5时,能见度大都在10.0km以上;各季节08时和14时相对湿度与能见度的反相关关系明显。研究结果显示气溶胶光学参数的季节变化特征表现出更多的差异:春季气溶胶光学厚度的日变化类型较为丰富,日平均光学厚度大都在0.3-0.5之间,受沙尘与大陆污染输送等因素的影响,季节平均光学厚度较大;季节平均单次散射反照率随波长呈递减趋势,500nm波段的单次散射反照率为0.909,与夏季和冬季的值相当;季节平均浑浊度系数在四季中最大,日平均浑浊度系数在0.2-0.3之间出现频次的峰值;季节平均波长指数在四季中最小(0.862),日平均波长指数在1.1-1.2、0.8-0.9这两个区间出现较多,粒子尺度分布较丰富;季节平均复折射指数实部比夏秋季节大,比冬季小,虚部在四季中最小;粒子谱呈现叁峰分布,且第一个峰值低于第二、第叁个峰值,说明春季细粒子模态、粗模态粒子都较积聚态粒子数目多,可能与春季受局地扬尘或外源沙尘的影响有关。沙尘天气条件下,粒子谱分布在积聚模态下的峰值向较大粒径偏移,且细粒子和粗粒子模态的气溶胶含量增多,两方面都将导致沙尘天气条件下气溶胶光学厚度增大,波长指数减小。夏季14天的气溶胶光学参数数据中仅有1天为7月份的反演结果,其它均为6月份的值,故本文对夏季气溶胶光学特性的研究基本反映的是6月月平均的结果。受污染物气溶胶在沿海积聚、气粒转化形成二次气溶胶、对流层低层吸湿性气溶胶粒子的吸湿增长以及中国东部沿海地区频繁的生物质燃烧等因素的影响,夏季季节平均光学厚度在四季中最高,日平均光学厚度在0.5-0.7之间出现最多;500nm波段的单次散射反照率为0.910,与春季和秋季大小相当;?ngstr?m浑浊度系数仅次于春季,大都出现在0.2-0.4之间,夏季(6月份)季节平均波长指数在四季中最大,日平均波长指数大都在1.1-1.6之间;复折射指数实部在四季中最小,虚部的大小仅次于秋季;体积谱呈叁峰分布,第一个峰值高于第二、第叁个峰值,说明夏季积聚态粒子的数目要高于细粒子和粗粒子模态的数目。秋冬大气较为清洁,季节平均光学厚度较春季和夏季低,秋季日平均气溶胶光学厚度大都在0.7以下,小于0.3的天气出现频率最高;季节平均单次散射反照率在四季中最低(0.886),气溶胶粒子的散射作用不及其它季节强;?ngstr?m浑浊度系数在<0.20的范围内出现频率较高,波长指数在1.3-1.4之间出现频率最高;复折射指数实部相对春季和冬季小,虚部在四季中最大,说明秋季气溶胶粒子对太阳辐射的吸收效应较其他季节明显;体积谱的分布特征与夏季相似。冬季平均光学厚度在四季中最低,日平均值大都低于0.5;500nm单次散射反照率与春季和夏季的大小相当;季节平均?ngstr?m浑浊度系数在四季中也最低,大都出现在<0.20的范围内,波长指数大都出现在1.3-1.4之间;复折射指数实部较夏秋季节大,虚部较夏秋季节小,说明冬季气溶胶粒子的散射能力强于夏秋季节;冬季的体积谱呈现出两峰分布,且第一个峰值低于第二个峰值,说明冬季细粒子模态、粗模态粒子都较积聚态粒子数目多,这可能与冬季煤等燃料燃烧有关。
罗凯[7]2012年在《基于卫星遥感的东亚气溶胶特征分析》文中指出利用Terra卫星MODIS传感器2000-2011年550nm气溶胶光学厚度(AOD)资料和细粒子比(FMF)资料，AERONET东亚六站点AOD资料和Angstrom指数资料，青岛八关山AOD资料以及NCEP/NCAR2000-2011年温度、湿度、风场和位势高度等资料，验证了MODIS气溶胶产品在东亚地区的适用性，详细研究了东亚AOD和FMF的时空分布特征及其影响因素，并初步讨论了AOD对夏季850hPa西太平洋副热带高压的影响。结果表明：(1) MODIS气溶胶资料在东亚有较高的精确度，可以用来进行东亚气溶胶特征研究。(2)东亚AOD可按0.5等值线及地形、人口、气象条件等要素分为五个大值区，大值区的气溶胶光学厚度2000-2011年来升降趋势不明显，但分季节讨论的结果表明各季节大都存在多年升降趋势。此外，区域1(华北地区)和区域2(豫苏皖地区)有明显的1年周期变化(季节变化)，区域3(两湖平原地区)和区域4(四川盆地地区)除了明显的1年周期变化外，还存在较明显的半年周期变化，区域5(两广地区)的1年周期变化不明显，但2005年-2010年之间有较明显的半年周期变化。(3)东亚五个AOD大值区的AOD季节间差异从北向南依次减弱，与温度、湿度等气象要素的季节变化基本一致。除温度、湿度对五个大值区的AOD变化都起到重要作用外，风向和地形对区域1(华北地区)、5(两广地区)的AOD变化也有较大影响，风力和降水对区域3(两湖平原地区)的AOD变化有较大影响，降水对区域4(四川盆地地区)、5(两广地区)的AOD变化也有显着作用。(4)东亚五个AOD大值区中，年平均FMF最大的区域为区域5(两广地区)，最小的为区域1(华北地区)。2000-2011年来，区域5(两广地区)的FMF有下降趋势，表明细粒子气溶胶对AOD贡献减弱；其他四个区域FMF呈上升趋势，表明细粒子气溶胶对AOD贡献增强。五个大值区的FMF都受到温度和湿度的较大影响。温度湿度越大，细粒子气溶胶吸湿性膨胀越强，消光能力越强，对AOD贡献越大，导致FMF越大。(5)用经验正交函数分解方法(EOF)分析了近十二年东亚AOD时空分布特征，出现两个有意义模态，第一模态体现出东亚AOD整体上同位相变化，春季振幅最大，秋季振幅最小，20°N以北振幅大，以南振幅小，并出现反位相。进一步分析认为第一模态主要受沙尘气溶胶影响造成。第二模态AOD南北差异及海陆差异都较大，体现出去除沙尘气溶胶后，AOD受温度和湿度影响下的分布特征。(6)初步分析了东亚AOD对夏季850hPa西太平洋副热带高压的影响。AOD与西太平洋副热带高压西脊点指数(IW)的相关性分析表明，4月份西太平洋上AOD对6月份IW有较明显的两个月超前相关，22.5°N以北呈负相关，以南呈正相关。初步分析认为北部负相关是由于4月份当地海域上空受沙尘气溶胶影响，负的辐射强迫使温度下降，气压上升，因此AOD的增大(减小)将导致西太副高西伸(东退)。南部正相关是由于4月份当地海域上空受炭黑气溶胶影响，正的辐射强迫使温度升高，对流加强，因此AOD的增大(减小)将导致西太副高东退(西伸)。
巩崇水[8]2014年在《中国大陆地区不同生态系统气溶胶直接辐射强迫气候效应的初步研究》文中进行了进一步梳理影响气候变化的诸多因素之中气溶胶是科学界关注的焦点之一,原因是它对气候变化的影响存在着较大的不确定性。虽然气溶胶气候效应的研究起步较早,但进展相对缓慢,现在普遍认为由此引起的全球平均辐射强迫和温室气体产生的辐射强迫量级相当,而其性质与作用却相反。气溶胶引起的温度降低效应(阳伞效应)区域差异很明显,在局部区域内有可能抵消由温室气体引起的升温作用。中国大陆地形复杂,气候多样,是对全球气候变化响应最敏感的地区之一,同时也是气溶胶类型众多、数量庞大的地区之一。气溶胶对中国大陆地区气候变化的影响如何?还仍然是个没有被完全解开的迷。因此,本文采用了2004年起建立的中国大陆地区太阳分光观测网(CSHNET,the Chinese Sun Hazemeter Network,2004年时设有观测站点23个,后逐步拓展至35个)获得的地基气溶胶光学参数资料,结合MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)卫星观测资料对气溶胶单次散射反照率(single scattering albedo, SSA)和气溶胶的直接辐射强迫(aerosol radiative forcing at the top of atmosphere, TOA)进行了相关反演和计算。使用地基与空基观测资料相结合的反演思路,通过比较1998年由美国加利福尼亚大学研发的SBDART(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer)辐射传输模式基于地面实测资料和多组理论参数得到的气溶胶辐射通量(path radiance)结果与MODIS的对应波段观测值之间的百分比均方根误差(RMSD, root mean square difference),当该误差最低时,认为当前的SSA、不平衡系数(Asymmetry parameter)和消光系数等参数最为接近大气的实际情况。而后利用SBDART辐射传输模式,计算了晴空条件下相关的气溶胶直接辐射强迫结果。其中单次散射反照率是衡量气溶胶吸收强弱的重要光学参数,当气溶胶粒子吸收性越强,SSA则越小；一般而言,当气溶胶的SSA从0.9降低至0.8的过程中,气溶胶直接辐射强迫的值将出现从负值到正值的转变,对应的气候效应则从冷却效应转变为加热效应。气溶胶的直接辐射强迫则表明了地-气系统入射和出射的辐射平衡关系,当TOA>0(此处向地面方向为正)时,地面和对流层将整体变暖。基于之前关于中国大陆地区太阳分光观测网(CSHNET)的联网观测研究中,不同生态区域气溶胶的光学厚度和波长指数存在较大的时空分布差异的重要发现,本文侧重于人类活动和自然条件各自对气候变化产生影响的量化计算和分析研究,进而阐明它们所产生的气溶胶直接辐射强迫的气候效应。SSA(单次散射反照率)结果表明,在中国大陆,人类活动影响强烈的区域,特别是中东部地区、华南地区和东部沿海地区,气溶胶主要呈现出受人为源影响显着,即工业排放和机动车尾气等造成的硫酸性气溶胶,其散射性较强,平均SSA大于0.90,表现出可能会产生冷却效应的特征。而在东北以农业为主的区域,以及植被较好,受人为源影响较小的地区,SSA呈现出以沙尘源为主,表现为吸收性,平均值在0.80-0.85的范围内。在西北和青藏高原地区,地表以沙漠、戈壁等为主,或者高寒草甸、植被稀疏,其诸观测站呈现出矿物性气溶胶特征,吸收性较强,SSA一般低于0.80,表现出可能会产生加热效应的特征。即便如此,在西部局部工业较为集中的地区,如兰州和阜康等,人为工业源影响较大,在某些季节也显露出硫酸性气溶胶(通常产生冷却效应)的影响特征,SSA平均值在0.80-0.85。此外,叁亚观测站位于海南岛南端,地理位置特殊,且工业气溶胶影响很少,表现为海盐性气溶胶特征,SSA平均为0.87,与受人为源影响较大的山东胶州湾、上海等沿海测站的硫酸性气溶胶特征截然不同。与上述地区相对应的TOA(气溶胶的直接辐射强迫)表现出与SSA基本一致的结果,即在东部、南部人为源排放较多的地区,受人为源散射性气溶胶的影响,TOA基本呈现出冷却效应；而在自然沙尘／矿物源占主导地位的地区,TOA则呈现出不同程度的加热效应。在西北荒漠、青藏高原与东北农业区气溶胶直接辐射强迫对地-气系统加热效应显着,大气层顶年均辐射强迫约为+10W/m2；在中东部、华北与华南地区气溶胶对地-气辐射系统冷却效应显着,年均辐射强迫约为-11W/m2。在四川省盐亭站,受人为气溶胶的大量排放和盆地地理位置限制,其冷却效应在所有站点里表现为最强(-21.1W/m2),内蒙古的鄂尔多斯则因为邻靠沙漠和荒漠化草原,矿物性气溶胶影响特征明显,其加热效应最高(16.7W/m2)。就TOA而言,它首先与当地自然源气溶胶的类型密切相关,其次受局地人为源的影响也很大。此外,季节因素也是不容忽视的影响因子之一,例如东北地区在冬季会有长期的供暖期,煤烟造成的烟尘性气溶胶一般为细模态且呈现吸收性,此时当地会因为大面积的积雪覆盖使得沙尘性气溶胶含量明显降低,导致该地冬季与其它季节相比呈现出不同的辐射特征。另一方面,春季由于长距离沙尘输送带到东部的沙尘／矿物性气溶胶也往往会对北方地区产生较大的影响。总之,大气中的气溶胶,无论是将太阳辐射吸收还是反射回宇宙空间,在所有观测站点的近地面辐射强迫,均呈现出地面接收的太阳辐射能减少的现象,从而侧面证实了“阳伞效应”在不同的气溶胶类型下均成立。所不同的是,依据气溶胶本身对太阳辐射吸收性和散射性的不同,对大气的直接辐射强迫加热效应呈现出差异,从而导致整个地-气系统产生了加热或者冷却的地域性差别。如华北平原、华南地区和东南沿海地区(特别是京津冀、珠叁角和长叁角地区),气溶胶对地-气系统的影响以冷却效应为主,在其他区域则表现为不同程度的加热效应,这样的差异可能会对局地大气的热力状况和环流特征产生进一步的影响。此外,本文研究结果还表明,使用维护方便、易于操作的便携式LED太阳分光光度计和MICROTOPS Ⅱ光度计进行联网观测,基于统一的观测技术与改进的反演方法,进一步得到的不同生态系统的单次散射反照率和气溶胶直接辐射强迫,并以此衡量气溶胶的气候效应,结果同样具有较高的精度和价值,填补了中国大陆地区单次散射反照率和辐射强迫时空分布研究方面的空白并首次得到不同生态地区气溶胶气候效应的季节差异结果。尤其是我国西藏地区气候条件恶劣,难以进行精密仪器的长期运行和维护工作,故此,本项研究也为条件恶劣地区光学数据的获取和气候效应的评估提供了一条新的便捷途径。
焦艳[9]2013年在《上海城区大气PM_(2.5)浓度及气溶胶光学特性的观测研究》文中认为大气气溶胶的环境效应和气候效应越来越引起人们的关注。大气气溶胶不仅来源复杂，而且在时间和空间上具有很大的不确定性。因此，加强大气气溶胶物理化学性质的长期连续观测对于了解空气质量状况、评估大气气溶胶的气候效应具有重要意义。为研究我国长江叁角洲地区大气气溶胶的性质，本文利用位于上海市杨浦区复旦大学校园内的大气气溶胶观测站，对气溶胶的浓度、光学性质和局地气象条件进行了为期两年（2011年1月-2012年12月）的连续观测。通过对观测数据的分析，研究了上海城区大气PM_(2.5)质量浓度和气溶胶光学特性的变化特征。上海城区大气PM_(2.5)质量浓度年均值为43.8±28.7μg/m~3，超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级浓度限值，24小时平均值的一、二级达标率分别为47.9%和87.1%。从季节变化来看，PM_(2.5)质量浓度冬季最高，春秋季其次，夏季最低。从季节内分布来看，冬夏季分布较分散，春秋季分布则相对集中。气象要素对PM_(2.5)质量浓度的季节变化有较大影响：气温与PM_(2.5)质量浓度呈负相关关系；风速风向能够影响气溶胶的来源和浓度；降水对PM_(2.5)有一定的去除效应。以上因素共同作用，使得上海城区冬季PM_(2.5)质量浓度高于夏季。PM_(2.5)质量浓度的日变化呈现―双峰‖结构，两个峰值分别出现在凌晨1时和5时。上海城区大气气溶胶散射系数的年平均值为210.9±181.8Mm~(-1)。散射系数的季节分布为春季最大，夏季最低。大气气溶胶吸收系数的年平均值为18.7±13.0Mm~(-1)。吸收系数的季节分布为秋季和夏季最大，春季最低。大气气溶胶散射、吸收系数的日变化都呈“双峰”结构，后者的两个峰值更为明显，分别出现在8时和20时，对应早晚交通流量高峰时间。气溶胶散射、吸收系数均与PM_(2.5)质量浓度有较好的相关性，相关系数分别达到0.94和0.86。风速风向能够影响气溶胶散射、吸收系数的变化，当风来自偏东方向或者风速较大时，散射、吸收系数较小；反之当风来自偏西方向或者风速较小时，散射、吸收系数较大。微脉冲激光雷达的观测资料能够反演大气气溶胶消光系数的垂直分布，并进一步得到大气混合层高度和气溶胶光学厚度。上海城区混合层高度的年平均值约为0.79km，夏季最高，冬季最低。大气混合层高度的日变化呈“单峰”结构，夏季高混合层维持的时间远大于冬季。大气气溶胶光学厚度年平均值为0.31，混合层内气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth，AOD）与整层气溶胶光学厚度的比值约为0.69，说明混合层以下气溶胶的消光作用占有较大比重，但混合层以上气溶胶的消光作用亦不可忽视。大气混合层AOD与整层AOD比值的日变化为白天较高，夜晚较低。这是因为夜晚一部分气溶胶粒子滞留在剩余层，增大了夜间大气边界层以上气溶胶消光作用的比重。2011年4月14-15日在上海发生了一次典型污染过程。分析结果表明，2011年4月14、15日PM_(2.5)平均质量浓度分别为78.9μg/m~3和115.9μg/m~3，均超过二级标准浓度限值。该污染过程形成于稳定天气形势下污染物的积累，结束于短时降水和冷空气南下的共同作用。本次过程大气污染物主要来源于上海本地及其西侧的局地污染。污染过程中大气气溶胶散射、吸收系数的变化趋势与PM_(2.5)浓度变化趋势相一致，日平均值和小时平均值均远超出平均水平。大气气溶胶消光系数的垂直分布受污染物浓度、气象条件、垂直对流等因素的共同影响。
祁建华[10]2003年在《青岛地区大气气溶胶及其中微量金属的形态表征和干沉降通量的研究》文中研究说明大气气溶胶在许多地球物理和地球化学过程中都起着重要的作用，对地圈、生物圈也有着非常重要的影响。随着工业和经济的高速发展，人类活动所产生的气溶胶的量也在急剧增加，研究大气气溶胶的干沉降，了解气溶胶及气溶胶颗粒负载的微量金属及其不同形态对海洋环境的影响，同时具有科学和社会的双重意义。本工作于2001.4～2002.5在叁个采样点：仰口、八关山、沧口，以每隔10天的间隔采集了100多个气溶胶TSP样品和30多个PM_(10)样品。对所有气溶胶样品，用ICP-AES对其中的微量金属Al、Fe、Mn、Cu、Pb、Zn进行了成分分析，作为形态分析的基础和参考。在此基础上，在国内首次尝试运用EXAFS技术分析了气溶胶粒子中Fe的存在状态，运用XPS技术研究了颗粒表面金属元素的存在形态，运用SEM/EDX系统研究了在叁个采样点收集的全年及沙尘期TSP、PM_(10)样品的形貌特征和主要元素的表面组成。在前人工作的基础上，对已有的干沉降模型中的潮湿粒子增长效应进行了适当改进，提出了适用于青岛近海的干沉降模型，预测了不同粒径的粒子在不同天气条件下在海水表面的干沉降速率，继而估算了几种微量金属对青岛近海的干沉降通量。 通过为期一年对青岛地区叁个观测点大气中TSP和八关山点PM_(10)的观测，结果表明TSP颗粒物质量浓度以及TSP中各元素浓度空间分布特征为：沧口＞八关山＞仰口；而PM_(10)样品中所有元素的浓度均低于同步采集的TSP样品，但是人为元素Cu、Pb、Zn在PM_(10)样品中所占的比例高于叁种地壳元素Al、Fe、Mn。TSP、PM_(10)与其负载的地壳元素浓度呈明显的季节变化：春季＞冬季＞秋季＞夏季，但TSP、PM_(10)中叁类人为元素季节变化比较复杂。从沙尘气溶胶的研究中发现，沙尘暴主要是增加了地壳元素，人为元素增加相对较少。从TSP和PM_(10)样品的对比研究中发现，Cu、Pb、Zn主要分布于气溶胶的细颗粒中。 Fe的K边EXAFS谱结果表明，Fe在气溶胶粒子中主要以六配位形式存在，每个Fe离子周围平均约有6个配位O离子，其中3个O离子在距Fe离子平均为1.959±0.002(?)处，另3个O离子则在距Fe离子2.108±0.002(?)处。6个样品在第一配位亚层的配位数皆为3，而配位距离在1.952～1.966±0.002(?)之间变动；第二配位亚层的配位距离皆为2.108士0.ooZA，而配位数则在2.2~3 .0之间变化。这与a一FeZO3的配位状况非常相似，说明在气溶胶粒子中Fe离子主要以a一FeZO3的形式存在。同时也发现，在第二配位亚层中的O离子配位数较氧化铁小，源于样品中含有FeO，且与Fe203物相有一定程度的混杂。随后的X射线衍射实验证实了Feo的存在。 对春季沙尘和非沙尘期在叁采样点收集的气溶胶颗粒表面的XPS表征表明，样品中的Al、Cd主要以A12O3、CdO的形式存在。所含的Pb主要相应于PbSO4。zn主要以znco3或zno的形式存在。s则主要以50户存在。FeZP谱拟合结果显示，在气溶胶颗粒表面，铁主要以氧化物、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐的形式存在，还有一部分附着、粘附在5102、A1203颗粒上。更重要的是，铁不仅以叁价化合物存在，而且部分以二价化合物存在，特别是在沙尘暴期间。气溶胶颗粒表面Fe/Al比与总体Fe/Al比具有很好的相关性。在叁点采集的沙尘期样品，其总体和表面铁/铝比非常接近，平均值分别为0.56和0.25;而对非沙尘期样品而言，3#沧口点总体铁/铝比和表面铁/铝原子比高于1#仰口、2#/又关山点，主要与3#沧口点的本地污染源有关。非沙尘期样品表面的硫/铝原子比明显高于沙尘期，说明非沙尘期样品颗粒表面有明显的硫的相对富集，这表明青岛富硫的环境对气溶胶颗粒有着很大的影响。2#八关山点PMI。样品的Fe/Al比总是高于相应的TSP样品，可见铁在小颗粒表面的相对含量较高。 SEM/EDX的研究揭示，气溶胶粒子的形貌和表面主要元素组成的特征是相当复杂的。主要有以下一些结果:a)总体上来说，不同形貌的颗粒其元素组成是不同的，但是具有相同形貌的颗粒未必具有相同的元素组成。其中，棱柱形长棒晶粒和规则的立方形晶粒具有特定的组成，分别为钙的硫酸盐和来自海洋的NaCI晶体，而球形、块状和片状颗粒元素组成变化较大。b)块状颗粒的化学成分最为复杂，球形颗粒其次。片状颗粒主要是附有铁化合物的铝硅酸盐和钙盐，絮状颗粒则主要含钙化合物。c)不同采样点单个颗粒的形貌、组分有明显差异。沧口点块状颗粒最多，仰口和八关山点球形颗粒较多。PM10样品中粒子的形貌较TSP的丰富。d)在八关山点四个季节的PM，。样品中，絮状颗粒较多，主要含钙化合物。夏季颗粒的组成与该点的TSP样品相差较大，含有较多的有机质P，秋季则含有氯化物。e)粗粒中含块状、球状的颗粒最多。细粒中除小圆球外，大多为细小颗粒聚结在一起的不规则块状颗粒，主要含地壳元素，可能是硅酸盐和铝硅酸盐。勺Mg、Al、si、Fe在PMI。中的含量较相应的TSP中的低，可见这些元素主要存在于较粗颗粒中。g)沙尘期气溶胶粒子的形貌较非沙尘期单一、均匀，非沙尘气溶胶粒子的形貌、组分较沙尘期复杂。h)沙尘期样品中，粒径均匀、形状不规则的颗粒最多，这些颗粒主要含地
参考文献：
[1]. 青岛地区气溶胶特性的初步研究[D]. 邱明燕. 中国海洋大学. 2004
[2]. 东亚地区沙尘气溶胶入海途径及通量的初步研究[D]. 张凯. 中国海洋大学. 2003
[3]. 中国大气气溶胶辐射特性参数的观测与研究进展[J]. 范学花, 陈洪滨, 夏祥鳌. 大气科学. 2013
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[5]. 青岛大气气溶胶光学厚度与吸收特性的观测分析[C]. 陈静静, 盛立芳. 中国气象学会2007年年会大气成分观测、研究与预报分会场论文集. 2007
[6]. 青岛大气气溶胶光学特性的季节变化[D]. 陈静静. 中国海洋大学. 2008
[7]. 基于卫星遥感的东亚气溶胶特征分析[D]. 罗凯. 中国海洋大学. 2012
[8]. 中国大陆地区不同生态系统气溶胶直接辐射强迫气候效应的初步研究[D]. 巩崇水. 兰州大学. 2014
[9]. 上海城区大气PM_(2.5)浓度及气溶胶光学特性的观测研究[D]. 焦艳. 中国海洋大学. 2013
[10]. 青岛地区大气气溶胶及其中微量金属的形态表征和干沉降通量的研究[D]. 祁建华. 中国海洋大学. 2003
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