基于CALIPSO卫星资料的华东地区气溶胶垂直分布特征

基于2010年12月1日—2011年11月30日美国国家航空航天局云—气溶胶激光雷达与红外探测者卫星搭载的激光雷达CALIPSO的监测数据，通过分析消光后向散射系数、体积退偏比和色比，得到了华东地区垂直方向上气溶胶粒子的散射能力、尺度、规则程度随高度的变化及其季节变化特征。结果表明：随着高度的增加华东地区大气的散射能力减弱。整层大气不同季节粒子的形状大小不同，春季不规则、大粒径粒子所占比例与其他季节相比较大。夏季较规则、小粒径的粒子较多。各高度层的后向散射系数值分布范围为5伊10-4~20伊10-4km-1·sr-1。对不同高度消光后向散射系数、体积退偏比和色比随时间变化的研究表明，春季受沙尘输送的影响，0~4km大气层中不规则大粒径粒子较多；4~8km大气层由于所含气溶胶粒子较少，大气散射能力随季节变化不明显；而8~10km大气层中粒子含量最少，导致大粒径粒子所占比例较高，此外该高度层在秋季不规则、大粒径粒子相对较多，冬季规则、小粒径粒子相对较多。

气溶胶在华北地区霾期间中低对流层中随高度的季节变化

采用美国宇航局(NASA)的CALIPSO星载正交极化云-气溶胶激光雷达(CALIOP)的监测数据,对2007年1月1日至2008年12月31日华北地区霾期间中低对流层气溶胶散射强度、粒子规则性和粒径大小随高度的季节变化进行了研究。结果表明:霾期间在4 km以下的中低对流层大气中,春季气溶胶粒子的出现频率最高,且散射最强的气溶胶出现高度春季和秋季在1~2 km,夏季在3~4 km,冬季在0~1 km;四个季节均以球形或接近球形的规则性气溶胶为主,其中夏季气溶胶的规则性最强,春季气溶胶的不规则性最强,除春季外气溶胶的规则性随高度的增大而增大;春季气溶胶粒径大于其他季节,且随高度增大而增大,其他季节气溶胶粒径大致随高度增大而减小。多数情况下各层均以小粒径气溶胶为主。

西北东部霾的时空特征与天气特征研究

利用常规地面观测资料和CALIOP/CALIPSO卫星遥感资料统计分析了中国西北东部霾的多年变化以及霾事件期间气溶胶光学特性的垂直空间分布特征,并以2013年3月和11月发生在西北东部的霾天气为例分析了霾发生时大气气溶胶粒子的形状及大小的垂直分布特征、对应的天气形势和气象要素的变化。结果表明：西北东部霾日出现频率由20世纪80年代至90年代末逐渐减小,但21世纪起又明显增加;霾事件主要发生在11、12和1月。霾发生时,在对流层内霾影响最严重的区域在距地面2～4 km范围,垂直方向气溶胶后向散射系数的范围集中于0.8×10^-3～2.5×10^-3km-1·sr-1,且随高度增加而增大;气溶胶的体积退偏比大部分〈20%,气溶胶较为规则,不规则的多分布在地表向上4 km以下,随着高度的增加气溶胶不规则性减弱。色比数值大部分〈0.8,8～12 km气层中主要是色比为0.0～0.4的粒子。当高空受高压系统控制,地面为均压场,近地面出现逆温层时易产生霾。

华北地区一次霾过程中气溶胶垂直分布特征研究

基于CALIOP/CALIPSO气溶胶廓线及类型产品,并综合AERONET产品、地面常规及探空资料和HYSPLIT后向轨迹模式,分析了华北地区2013年12月22-25日一次霾过程中气溶胶垂直分布特征及其成因。结果表明:低层存在均匀混合气溶胶消光层,层高及平均气溶胶消光系数(σ)霾日为0.481 km与0.766 km^(-1),无霾日为0.181 km与0.375 km^(-1),消光层之上σ呈指数衰减;500 m以下气溶胶光学厚度(AOD)对总AOD贡献霾日为47%,无霾日为36%;1 km以下,霾日体积退偏振比(VDR)与色比(CR)分别介于5%~15%与0.4~0.8,无霾日为15%~35%与0.6~1.0,霾日VDR与CR均值分别为13.883%与0.518,无霾日为26.371%与0.853。污染沙尘和烟尘为此次霾过程的主要气溶胶类型,本地排放及周边区域输送是此次霾过程中气溶胶的主要来源。小气压梯度、弱风速、高相对湿度及持续逆温层是导致此次霾事件的主要天气原因。

上海霾与非霾期间大气颗粒物光学特性垂直分布特征和质量浓度对比研究

采用美国国家航空航天局的云-气溶胶激光雷达红外开拓者卫星搭载的正交极化云-气溶胶激光雷达数据产品,包括消光系数、光学厚度、总后向散射系数、体积退偏比和色比,结合地面监测的颗粒物质量浓度,分析上海大气相对湿度小于80%霾发生期间气溶胶光学属性的垂直分布特征和颗粒物质量浓度变化,并与非霾期间进行比较.结果表明：霾期间532 nm和1064 nm消光系数在垂直高度上（海拔：0～10 km）均大于非霾期间,且大多数霾期间颗粒物在整层大气的光学厚度大于非霾期间.在近地面,霾期间大气颗粒物散射能力大于非霾期间.各垂直高度层,霾与非霾期间小粒径和规则气溶胶占主导地位.霾期间近地面大粒径颗粒物在霾期间所占比例大于非霾期间;2.0～4.0 km高度层,霾和非霾期间细颗粒所占比例接近;4.0～10.0 km高度层,霾期间细颗粒气溶胶所占比例大于非霾期间.PM1、PM2.5和PM10质量浓度在霾期间均大于非霾期间,且霾期间细颗粒物所占比例明显增加.颗粒物质量浓度和比值PM1/PM2.5和PM2.5/PM10分别随霾污染程度的加重而升高.冬季颗粒物质量浓度最高,主要来自细颗粒物的贡献;而春季PM10质量浓度高于其它季节.