2010—2012年我国西北地区沙尘个例气溶胶特征分析

利用2010—2012年间中国西北地区敦煌、民勤和塔中3个站点的CE-318太阳光度计观测资料,反演获得了气溶胶440 nm波段的大气气溶胶光学厚度(AOD)及440—870 nm波长指数(Alpha),同时结合Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)卫星L1B产品及环境颗粒物监测仪Tapered Element Oscillating Microbalance(TEOM)观测的PM10数据,挑选出2010—2012年间沙尘天气特征明显的6个日期,并对这6天的气溶胶光学特性、PM10浓度变化特征及沙尘气溶胶来源进行了分析。研究结果表明:MODIS卫星图有明显沙尘天气过境时,当天的AOD值较高,Alpha值则较低,且AOD和Alpha表现出相反的变化趋势。这表明在这3个站点沙尘气溶胶占主导,PM10浓度变化与AOD变化趋势有较好的正相关性。Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory(HYSPLIT)后向轨迹分析表明,气团大多起源于塔克拉玛干沙漠或干旱、半干旱区。

太湖地区气溶胶光学特征分析

利用AERONET太湖站2007-2010年大气气溶胶光学特性数据,基于马氏距离聚类分析对太湖地区气溶胶进行分类研究。结果表明,气溶胶光学厚度(AOD)夏季达到最大(1.29),Angstrom波长指数(AE)在秋季达到最大(1.31);单散射反照率(SSA)均值在春季和秋季达到最大(0.92);不对称因子(ASY)均值在夏季达到最大(0.66);气溶胶粒子谱分布呈现双峰分布;太湖地区气溶胶粗模态粒子主要来源于北方的沙尘以及近海海域的海盐颗粒,细模态粒子主要来自人为污染尤其是汽车尾气、工业废气等的排放;吸收性气溶胶光学厚度(AAOD)夏季出现最大值0.11,AE夏季出现最小值1.0,说明该地区气溶胶粒子包含了典型的黑碳气溶胶。太湖地区混合类气溶胶占比最多(54.08%),其次是城市工业类气溶胶(18.95%);不同类型气溶胶占比的季节性差异较明显,秋季混合类型气溶胶占比最大(65.30%),城市工业类型在夏季占比最高(32.07%),春季受到远距离输送的影响,沙尘类占比最高(21.01%)。

2005～2013年中国地区对流层二氧化氮分布及变化趋势

利用OMI探测器资料反演的对流层NO2柱浓度,结合REAS东亚地区NOx排放清单,ECMWF地面10m风场数据和中国统计年鉴中相关统计数据,研究了2005～2013年中国地区对流层NO2柱浓度的空间分布和长期变化趋势,NO2柱浓度的季节差异与排放源和地面风场的关系,以及国家政策实施情况与NO2柱浓度的关系.结果表明：中国地区NO2对流层柱浓度的高值区主要分布在华北地区、长江三角洲、珠江三角洲以及四川盆地等人口密集、人类活动频繁的大型城市和地区.NO2对流层柱浓度的变化存在东西部差异,值得注意的是东部在2011年之前基本表现为增加,但在2011年以后表现为下降,且与2011年相比年平均浓度下降了7.1%.工业氮氧化物排放总量的下降是2011年后NO2浓度下降的一个重要原因.西部浓度低于东部,但近9a浓度基本表现为增长.对流层柱浓度存在明显的季节差异,东部地区及大型城市基本表现为冬季高、夏季低.NOx人为排放源的季节差异是NO2浓度季节差异的重要因素之一,同时气象条件的作用不可忽视。

山西太原地区一次暖云云滴谱离散度和云滴数浓度垂直分布特征

基于2018年8月31日山西太原地区的一次暖云观测资料,对云滴数浓度(N c)和云滴谱离散度(ε)垂直分布特征进行了分析。结果表明:N c和ε随高度变化复杂,云中垂直速度、逆温区和夹卷均为影响ε和N c垂直分布的重要因子。上升气流(或下沉气流)随高度增加而增强(减弱)时,ε和N c均随高度增加而增大,且两者呈正相关。云中存在上升速度或下沉速度极大值时,上升气流易产生碰并增长,N c随高度增加而减小,与ε呈负相关,而下沉气流则促进气溶胶再活化使得云滴增多,与ε呈负相关。云中逆温区厚度和强度影响逆温区及其上部云区的ε垂直分布及N c和ε间的相关性,逆温层较厚时,ε随高度增加而减小,N c与ε呈正相关。逆温层较薄时,ε随高度的增加而增大,N c和ε呈负相关。逆温区上部云中未饱和,云滴蒸发,N c和ε分别随高度增加而减小,N c和ε呈正相关。云顶附近夹卷作用使N c随高度增加而减小,N c与ε呈正相关。

淮河流域混合云频率、云高和含水量的毫米波云雷达资料分析

本文选用2007年1月—2010年2月的Cloud Sat卫星94 GHz探测资料（2B-GEOPROF）对淮河流域混合云出现频率、云高以及含水量分布规律进行了研究。研究结果表明：（1）混合云出现频率和云高具有显著的季节性变化特征,均表现为夏季值高、冬季低;（2）Cloud Sat 2B-CWC-RO反演产品在假设混合云冰水混合比与云内温度（-20-0℃）成线性关系条件下反演的液态水含量（LWP）与地面观测值相差较大,本文利用冰水混合比与云内温度成指数函数关系反演的LWP更接近地面观测值;（3）反演的LWP具有明显的季节分布特征,其季节平均值夏秋季高、春冬季低。混合云随着LWP值的增加,其对应的雷达反照率因子范围和出现的高度层越来越集中,混合云在对流层中下层的出现频率随LWP的增加而增多,出现频率高值区及其分布的高度层也具有明显的季节性特征,并与混合云零度层高度有密切关系。

基于激光雷达探测的气溶胶分类方法研究

提出了利用激光雷达区分不同类型气溶胶的新方法。建立了包含背景气溶胶和云两种不同类型气溶胶光学参数(后向散射系数、消光系数)的两个激光雷达方程,并推导计算其解的表达式。反演出两种不同类别气溶胶的光学参数,以此区分背景气溶胶和云。根据两种不同气溶胶的光学参数与两种不同消光后向散射比(Saer1,Saer2)模拟激光雷达回波信号,并用该新方法反演得到两不同类别气溶胶的光学参数。反演结果与不同类型气溶胶的模拟参数一致。用该方法区分激光雷达同时探测到的大气背景气溶胶和云。模拟和测量结果都证实了该方法对不同类型气溶胶进行分类的可行性。

华北香河站一次霾污染事件的综合观测研究

利用激光雷达、太阳光度计、系留气艇低空探测数据及MODIS卫星数据等多源资料,对2007年2月初发生在我国中东部地区的一次大范围霾污染事件进行了综合分析,重点分析了华北香河站垂直向气溶胶光学特性的变化特征,并初步讨论了气溶胶区域输送。分析结果表明:霾污染中心位于大城市、城市群或者盆地等污染物源排放强度大或者地形不利于污染物扩散的地区,形成了6个污染中心;2日霾最严重时,近地面气溶胶消光系数(355nm)达到1.8 km^(-1),是霾发生前的3倍;霾最严重时气溶胶光学厚度(340 nm)为1.4,较前后日的高;随着边界层高度的下降,底层气溶胶快速积累;香河站气溶胶在垂直向存在明显的分层现象,上层600—1000 m高度气溶胶受区域输送的影响,其光学厚度占整层气溶胶的比值能达到43.6%,甚至更高;本次霾过程以细粒子为主;弱高压系统、低至100 m左右的逆温层高度及低风速等气象条件对此次霾的形成起到了重要的作用;而3日出现的大风则很可能是驱散霾的重要因子。