我國大氣氣溶膠物理特性的觀測與模擬研究.pdf

1、本文主要利用地基和衛(wèi)星遙感資料，通過統(tǒng)計分析和數(shù)值模擬，重點研究2006年我國氣溶膠光學厚度(AOD)和黑碳氣溶膠(BC)的時空分布與變化特征，繼而對BC的直接輻射強迫作用進行了模擬分析，主要得到以下一些結論： 通過分析2006年CSHNET觀測網(wǎng)23個站的氣溶膠數(shù)據(jù)，研究了我國不同生態(tài)區(qū)氣溶膠的特點及其變化特征。結果表明，青藏高原地區(qū)和東北地區(qū)站點AOD較低，而中部地區(qū)和東南部地區(qū)AOD相對較高。所有站點年平均AOD(550

2、nm)為0.09-0.77，Angstrom指數(shù)為0.49-1.88，所有站年均AOD和Angstrom指數(shù)分別為0.38和1.22。利用CSHNET觀測結果對MODIS/Terra氣溶膠產(chǎn)品進行驗證表明，MODIS氣溶膠產(chǎn)品在農業(yè)生態(tài)區(qū)有較高的適用性；其次為水體生態(tài)地區(qū)和東都城市；北方荒漠、青藏高原和森林地區(qū)氣溶膠產(chǎn)品仍存在較大誤差。從所有樣本季節(jié)對比來看，除秋季系統(tǒng)偏小外，其它季節(jié)線性回歸系數(shù)均接近1.0?；贛ODIS/AOD產(chǎn)品

3、分析了2006年我國AOD的分布與變化特征，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)AOD較小，其次為南方地區(qū)，中部地區(qū)較大，存在四川盆地高值中心以及京津翼至長江中下游三角形高值區(qū)域。 通過分析2006年我國大氣成分觀測網(wǎng)的BC觀測資料，以及部分站點的PM10、PM2.5和PM1觀測資料，研究了我國BC和大氣顆粒物的時空分布特征。結果表明，我國不同地區(qū)BC濃度的差別非常大，各站年平均值(880nm)為0.4-14.2μg/m3，所有站年均值為4.33μg

4、/m3。全國存在四川盆地和華北地區(qū)兩個高值區(qū)，且與同期AOD高值區(qū)的分布相吻合。大氣顆粒物在我國不同地區(qū)濃度的差別更大，以PM10為例，各站年平均變化范圍為8.3-628.8μg/m3，所有站年均為152.6μg/m3。BC的大值區(qū)主要出現(xiàn)在人口稠密和工業(yè)發(fā)達的大城市地區(qū)(如成都、北京、鄭州等)；而PM10的大值區(qū)主要出現(xiàn)在植被覆蓋率低、氣候干燥、受沙塵天氣影響較大(如塔中、敦煌、朱日和)或人口稠密及工業(yè)發(fā)達的城市(如北京)。BC具有明

5、顯的季節(jié)和口變化特征，一般為冬季高、夏季低，早晚高、中午和夜間低，這主要是由于BC的人為排放和氣象條件的季節(jié)和日變化所致。通過BC與PM的相關性分析表明BC主要存在于小粒子中。另外，沙塵天氣時，BC濃度的變化與輸送量和大風對BC的稀釋作用有關，而PM10的濃度無論從絕對量還是相對量上來看都是大幅度增加的。 基于NASA'S INTEX-B試驗提供的2006年亞洲區(qū)域BC排放清單，利用區(qū)域氣候模式(RegCM3)模擬研究了200

6、6年我國BC柱含量和輻射強迫的分布特征。結果表明，我國BC年均柱含量為0.28 mg/m2，存在兩個大值區(qū)域，一個在四川盆地，另一個在華北南部至黃淮和江淮地區(qū)。大值區(qū)年均值約在1.6～1.8mg/m2。各季節(jié)BC的柱含量空間分布基本相似，自東北地區(qū)到西南地區(qū)，存在一條0.2mg/m2的等值分界線。BC在大氣層頂產(chǎn)生正的輻射強迫，年均值為0.86 W/m2。其大值區(qū)主要位于四川甕地和華北南部，與排放源和柱含量的分布一致，大值區(qū)輻射強迫年均

7、值為3.5～4.0W/m2。BC在地表產(chǎn)生負的輻射強迫，年均值為-2.79 W/m2。負的大值區(qū)主要分布在四川盆地和華北南部地區(qū)，年均值在-8～-10W/m2。通過對北京、拉薩、西安、長春、南京、濟南、廬山和廣州等8個城市模擬結果的研究表明，長江以北地區(qū)的BC柱含量、大氣層頂和地面輻射強迫呈現(xiàn)夏秋季高，冬季低的特點：長江以南地區(qū)變化趨勢與其相反。這8個城市的大氣層項輻射強迫與BC的柱含量空間分布非常相似，相似系數(shù)達0.97；地面輻射強迫