西北半干旱區(qū)沙塵氣溶膠光學(xué)和微物理特性研究.pdf

1、大氣氣溶膠可以通過(guò)散射和吸收太陽(yáng)輻射，可以通過(guò)改變?cè)瓢l(fā)展過(guò)程、生命期、云反照率，而改變地氣系統(tǒng)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(shí)空變化的不確定性，目前對(duì)氣溶膠物理化學(xué)、光學(xué)特性缺乏充分的認(rèn)識(shí)，難以精確計(jì)算氣溶膠的輻射強(qiáng)迫，這是氣候預(yù)測(cè)中最不確定的因子之一。因此，深入研究氣溶膠的物理化學(xué)特性、光學(xué)特性，對(duì)深刻認(rèn)識(shí)和精確估計(jì)氣溶膠的輻射效應(yīng)具有重要意義。本文利用蘭州大學(xué)半干旱氣候與環(huán)境觀測(cè)站（SACOL）2006年7月

2、至2012年8月太陽(yáng)光度計(jì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了氣溶膠的光學(xué)特性并對(duì)比分析了沙塵、黑碳和背景氣溶膠的光學(xué)和微物理特性；通過(guò)嚴(yán)格判據(jù)挑選出沙塵氣溶膠數(shù)據(jù)，進(jìn)而研究有效沙塵天的沙塵氣溶膠光學(xué)和微物理特性參量；結(jié)合激光雷達(dá)觀測(cè)研究了2010年3月29日至31日發(fā)生的春季沙塵天氣過(guò)程，并與2010年7月30日至31日發(fā)生的夏季沙塵過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析。
　?。?）氣溶膠光學(xué)厚度日均值為0.38，波長(zhǎng)指數(shù)日均值為0.88，與光學(xué)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(xì)模態(tài)粒子濃度很小，黑碳?xì)馊苣z粗模態(tài)峰值（0.08μm3/μm2）與細(xì)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?xì)馊苣z多為小粒徑顆粒。黑碳?xì)馊苣z波長(zhǎng)指數(shù)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(qiáng)于黑碳，吸收性黑碳強(qiáng)于沙塵，并且沙塵和黑碳?xì)馊苣z都對(duì)波長(zhǎng)440nm的吸收性最強(qiáng)。氣溶膠的前向散射特性

4、沙塵強(qiáng)于黑碳。
　?。?）沙塵氣溶膠光學(xué)厚度最大值（2.80）出現(xiàn)在春季，主要分布在0.3-0.8，日均值0.63±0.44。?ngstr?m波長(zhǎng)指數(shù)與光學(xué)厚度位相相反，春季最小（0.002），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(dǎo)?？偭Ｗ雍痛帜B(tài)粒子體積濃度變化很大，與光學(xué)厚度年變化一致，在4月達(dá)到最大。有效半徑與復(fù)折射指數(shù)實(shí)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(xiàn)在2月，與復(fù)折射指數(shù)虛部反位相。不對(duì)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(xué)厚度急劇增大到1以上，粗模態(tài)峰值最大達(dá)到1.12μm3/μm2，而細(xì)模態(tài)濃度依舊很小，能見(jiàn)度明顯降低。影響春季沙塵天氣的高空關(guān)鍵系統(tǒng)是強(qiáng)風(fēng)帶和強(qiáng)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(fēng)是形成沙塵起沙的主要?jiǎng)恿?。春季沙塵天氣主要受遠(yuǎn)程輸送的沙塵影響，