西北半干旱區(qū)沙塵氣溶膠光學和微物理特性研究.pdf

1、大氣氣溶膠可以通過散射和吸收太陽輻射，可以通過改變云發(fā)展過程、生命期、云反照率，而改變地氣系統輻射平衡，直接或間接地影響區(qū)域乃至全球氣候。由于氣溶膠時空變化的不確定性，目前對氣溶膠物理化學、光學特性缺乏充分的認識，難以精確計算氣溶膠的輻射強迫，這是氣候預測中最不確定的因子之一。因此，深入研究氣溶膠的物理化學特性、光學特性，對深刻認識和精確估計氣溶膠的輻射效應具有重要意義。本文利用蘭州大學半干旱氣候與環(huán)境觀測站（SACOL）2006年7月

2、至2012年8月太陽光度計實測數據，分析了氣溶膠的光學特性并對比分析了沙塵、黑碳和背景氣溶膠的光學和微物理特性；通過嚴格判據挑選出沙塵氣溶膠數據，進而研究有效沙塵天的沙塵氣溶膠光學和微物理特性參量；結合激光雷達觀測研究了2010年3月29日至31日發(fā)生的春季沙塵天氣過程，并與2010年7月30日至31日發(fā)生的夏季沙塵過程進行對比分析。
　　（1）氣溶膠光學厚度日均值為0.38，波長指數日均值為0.88，與光學厚度位相相反，柱總水汽

3、含量日均值為0.84，與四季的氣候特征一致。沙塵氣溶膠粗模態(tài)峰值（1.03μm3/μm2）很大，細模態(tài)粒子濃度很小，黑碳氣溶膠粗模態(tài)峰值（0.08μm3/μm2）與細模態(tài)峰值（0.03μm3/μm2）都很小，沙塵氣溶膠多為大粒徑顆粒，而黑碳氣溶膠多為小粒徑顆粒。黑碳氣溶膠波長指數大于沙塵氣溶膠，與粒子有效半徑變化一致。氣溶膠的散射性沙塵強于黑碳，吸收性黑碳強于沙塵，并且沙塵和黑碳氣溶膠都對波長440nm的吸收性最強。氣溶膠的前向散射特性

4、沙塵強于黑碳。
　?。?）沙塵氣溶膠光學厚度最大值（2.80）出現在春季，主要分布在0.3-0.8，日均值0.63±0.44。?ngstr?m波長指數與光學厚度位相相反，春季最?。?.002），秋季最大（0.525），主要分布在0.2-0.4，日均值0.27±0.12。沙塵多為大粒徑氣溶膠，粒子譜粗模態(tài)占主導。總粒子和粗模態(tài)粒子體積濃度變化很大，與光學厚度年變化一致，在4月達到最大。有效半徑與復折射指數實部變化一致，春冬季較大，夏

5、秋季較小。單次散射反照率冬春小，夏秋較大，最小值出現在2月，與復折射指數虛部反位相。不對稱因子春季最小。
　?。?）春季沙塵天氣發(fā)生后退偏振率增大到0.3以上，光學厚度急劇增大到1以上，粗模態(tài)峰值最大達到1.12μm3/μm2，而細模態(tài)濃度依舊很小，能見度明顯降低。影響春季沙塵天氣的高空關鍵系統是強風帶和強鋒區(qū)，午后地面劇烈增溫為沙塵天氣發(fā)生提供了有利的熱力條件，大風是形成沙塵起沙的主要動力。春季沙塵天氣主要受遠程輸送的沙塵影響，