长白山积雪的离子组成及在融雪过程中的变化

通过2022年2—4月在长白山地区定点逐日采集雪样,对季节性积雪中主要化学离子的浓度特征和变化规律进行了分析,并与2010—2012年同一地点的样品进行对比,使用海盐示踪法和后向轨迹聚类分析,研究了不同离子的年代际变化及其原因.分析结果显示,长白山积雪中离子的浓度大小为:NO_(3)^(-)>Ca^(2+)>SO_(4)^(2-)>NH_(4)^(+)>Cl^(-)>Na^(+)>K^(+)>Mg^(2+)>F^(-),最主要的阳离子是Ca2+,最主要的阴离子是NO_(3)^(-).采样时间段内积雪持续融化,离子浓度下降速度在融化初期最快,随浓度下降逐渐放缓.与2010—2012年相比,NH4+和Na+浓度分别上升了107%和46%,而Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)浓度分别下降了26%、17%、53%、56%和59%,除Na^(+)外所有离子浓度的改变均主要受非海洋源的影响.后向轨迹聚类结果显示,10年间长白山地区大气气团的运动规律没有明显变化,主要受海洋、荒漠矿物粉尘及东北工业区人类活动的影响.近年来沙尘天气减少、NO_(x)和SO_(2)等大气污染物的控制和NH3排放增多可能是造成积雪离子浓度变化的重要原因.

积雪黑碳及其对雪面反照率影响的观测和模拟研究

黑碳可以降低积雪表面反照率,进而影响气候和水文.本研究基于在长白山地区逐日积雪黑碳含量和积雪粒径等性质的观测,利用SNICAR模型分析积雪反照率的变化特征和影响因素,评估了当地积雪黑碳对反照率的削减作用.观测结果表明,2022年春季观测点积雪平均黑碳浓度为(655.2±509.3) ng·g^(-1),平均雪粒径大小为(213±70)μm,平均雪深和雪密度分别为(0.20±0.10) m和(213±41) kg·m^(-3),老雪的黑碳浓度、雪粒径和雪密度均明显高于新雪.基于观测数据模拟2022年春季积雪表面反照率,结果表明含黑碳积雪和纯雪的平均反照率分别是0.78±0.05和0.83±0.027,黑碳的存在导致平均反照率下降了0.057,在新雪和老雪分别下降了0.040和0.077.进一步模拟分析表明,随着黑碳浓度升高,积雪反照率下降速度放缓,但综合各因素后模拟的反照率下降值与黑碳浓度呈线性关系.雪粒径增大会放大黑碳的作用且这一效应随黑碳浓度上升而加强,观测期内太阳天顶角的日变化对积雪反照率的影响比季节性变化更为显著,雪密度与雪深增加也会放大黑碳的作用,但这一效应随黑碳浓度上升而减弱.本研究结果为深入探讨积雪黑碳等吸光物质的气候和水文效应提供了基础.