黃土高原地區(qū)沙塵氣溶膠的綜合觀測研究.pdf

1、沙塵暴天氣是我國西北地區(qū)頻發(fā)的一種強災害性天氣，沙塵天氣的發(fā)生對社會發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展都造成了嚴重的危害，雖然近年來國內外很多科學家對當前發(fā)生的沙塵天氣有較深入的研究，但是多集中在局地沙塵天氣和單個站點的研究，對于我國黃土高原半干旱地區(qū)發(fā)生的沙塵天氣研究較少。而我國黃土高原半干旱地區(qū)由于降水量較少，生態(tài)環(huán)境脆弱，容易導致大范圍的沙塵天氣過程，此外，由于人類社會發(fā)展對大氣造成的污染，使大氣中的黑碳氣溶膠也急劇增加，黑碳氣溶膠能強烈吸收太陽輻射

2、，是影響全球氣候變化的一個重要因子，基于以上分析，本文主要對黃土高原半干旱地區(qū)的沙塵氣溶膠與黑碳氣溶膠的物理化學特征及其光學屬性進行了深入分析，論文研究內容主要包括以下幾個方面： (1)首先利用中國氣象局提供的我國1960年-2000年701個氣象站點的沙塵天氣發(fā)生頻次資料，重點分析了近年來我國沙塵天氣空間分布的背景特征，通過研究發(fā)現(xiàn)，我國存在新疆塔克拉瑪干沙漠與內蒙古戈壁沙漠兩大主要沙塵源區(qū)。利用兩個沙塵源區(qū)不同類型沙塵天氣的

3、發(fā)生次數(shù)，建立了一個新的沙塵氣溶膠指數(shù)，通過相關統(tǒng)計方法以及利用TOMS衛(wèi)星氣溶膠吸收指數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，新的沙塵氣溶膠指數(shù)能夠較好的反映我國北方地區(qū)沙塵天氣的變化特征。 (2)通過對黃土高原地區(qū)2007年5月2日一次大范圍的沙塵天氣過程分析，對沙塵天氣發(fā)生過程前后沙塵氣溶膠的物理及其光學屬性進行了深入的討論，結果顯示，這次沙塵天氣的源地主要是南疆地區(qū)和內蒙古的戈壁沙漠地區(qū)，當沙塵天氣發(fā)生時，大氣中粗模態(tài)的氣溶膠明顯增加，氣溶膠質量濃

4、度達到2484.72 ug/m3，是沙塵暴天氣發(fā)生前氣溶膠質量濃度的13倍，同時沙塵天氣還伴隨著大風降溫天氣的發(fā)生，氣象資料顯示這次沙塵氣溶膠主要來源于南疆與內蒙古戈壁沙漠兩個地區(qū)，同時通過對比污染氣溶膠與礦物氣溶膠的光學特征可以發(fā)現(xiàn)，污染氣溶膠能更好的反映氣溶膠散射和吸收屬性，背景大氣氣溶膠的散射和吸收系數(shù)平均為150-200Mm-1和5-15Mm-1，而沙塵氣溶膠的散射系數(shù)和吸收系數(shù)平均值低于150Mm-1和3 Mm-1。

5、(3)利用SACOL氣候站上黑碳儀、RP1400、積分濁度儀以及太陽光度計等儀器，分析黃土高原地區(qū)氣溶膠的物理特征及其光學屬性，通過研究發(fā)現(xiàn)，黃土高原地區(qū)的大氣氣溶膠來源比較復雜，造成的大氣污染較為嚴重。分析粒徑小于1um和10um的氣溶膠的數(shù)濃度可以發(fā)現(xiàn)，冬季粒徑小于1um的氣溶膠數(shù)濃度最高，夏季最低，其中，在背景天氣條件下，大氣中主要以細顆粒的人為污染氣溶膠為主，氣溶膠粒子半徑主要小于1um，根據(jù)太陽光度計觀測的結果分析表明，氣溶膠

6、的平均光學厚度冬季最高，春季次之，夏季最低。說明，蘭州市冬季由于燃煤取暖等原因導致冬季大氣污染最嚴重。 (4)最后，本文對2002年春季蘭州市、武威市和皋蘭縣三個地區(qū)的大氣TSP進行采樣分析，通過分析表明，2002年春季是近20年以來沙塵天氣最為嚴重的一年，2002年沙塵天氣對我國整個北方地區(qū)的影響較為嚴重。當發(fā)生沙塵天氣時，沙塵氣溶膠從沙漠地區(qū)起沙開始，不斷地向下游地區(qū)傳輸，在這個過程中不斷吸附城市地區(qū)的污染物，導致礦物氣溶膠