沙尘暴的光学遥感及分析

本文根据激光雷达和光度计综合探测的结果，结合气象背景资料分析了1988年4月北京地区三次沙尘暴过程气溶胶物理光学特性及其远距离输送时的垂直结构。这三次尘暴主要来源于内蒙的沙漠和黄土地区，根据激光探测消光系数垂直分布资料，在4月11日，沙尘粒子有3个不同的输送带，其中两个输送带的高度处于 2000—3000 m和3000—6000 m，另一个输送带的下边界高度约为200 m，其高度结构密切依赖于风场的垂直结构。根据多波长太阳光度计和半球辐射计的观测结果，尘暴期间大气柱沙尘总光学厚度在0.3至15之间变化，峰值光学厚度比平时偏大约一个数量级，在0.65 μm波长，在4月11日测量的气溶胶一次散射反照率均值为0.85。     

北京沙尘质量浓度与气象条件关系研究及其应用

运用多元线性回归分析的方法对北京沙尘气溶胶质量浓度观测资料和相关气象资料进行了分析,结果表明北京沙尘气溶胶质量浓度与尘暴、浮尘、降水和大风四种气象要素密切相关。在此基础上给出利用常规气象资料计算沙尘气溶胶质量浓度的计算公式,并进一步计算了１９７１～１９９６年北京春季月平均沙尘气溶胶质量浓度。结果表明,从１９１～１９８９年沙尘气溶胶质量浓度总体呈递减趋势;１９９０年以后,沙尘气溶胶质量浓度有所增加。     

利用MODIS卫星和激光雷达遥感资料研究香港地区的一次大气气溶胶污染

利用MODIS可见光通道气溶胶光学厚度的卫星遥感和523 nm波长微脉冲激光雷达 (MPL LIDAR) 对气溶胶消光系数垂直分布的观测，分析了珠江三角洲地区2003年6月一次气溶胶污染过程中气溶胶光学厚度的分布特征、气溶胶消光系数廓线的演变，认为这次污染过程是弱高压控制下的区域性污染，而香港地区污染物浓度的上升与区域性输送有直接关系，结果表明卫星和激光雷达的光学遥感方法提供了研究大气污染的可行手段。     

利用MODIS卫星资料对中国中东部和印度次大陆气溶胶特性的分析

利用Terra和Aqua卫星上的MODIS探测反演气溶胶产品,比较分析了中国中东部和印度次大陆地区的气溶胶物理特性的异同。研究结果表明:中国中东部气溶胶类型以烟尘为主,印度次大陆地区东、西部分别以烟尘和沙尘为主。两地气溶胶光学厚度均有明显的年际变化,冬季低,夏季高。在夏季,两地烟尘所占比例都很大,且光学厚度也大,故两地污染状况都比较严重。总体来说,中国中东部地区污染程度要高于印度次大陆地区。     

冬季沙尘暴——环境恶化新动向

曾记否 ?2 0 0 0年 1 2月 31日至 2 0 0 1年 1月 1日 ,正值隆冬时节 ,我区中西部地区出现一次大范围的沙尘暴天气 ,部分地区为中到强沙尘暴 ,能见度小于 5 0 0 m,一些地方能见度还降至 5 0 m以内 ,大部地区还伴有降雪。在锡林郭勒盟雪灾区 ,形成了被当地群众和媒体称为“雪尘暴     

2009年石家庄地区大气气溶胶的飞机探测研究

利用2009年石家庄地区不同季节的3次机载粒子探测系统PMS(Particle Measurement System)的探测资料,结合地面天气形势、风场和探空资料对石家庄地区,晴空背景下大气气溶胶的统计特征、数浓度、平均粒径的垂直分布特征以及谱分布特征进行了分析。结果表明:晴天条件下气溶胶的数浓度随高度递减,粒径随高度变化不大;在数值上,4月16日气溶胶数浓度和粒径最大,其次是10月15日,最小的是6月10日,3次粒径变化幅度都不大;逆温层底层气溶胶明显积累,气溶胶浓度在1.5 km以下大气边界层内明显高于其他层次,逆温层的高度和厚度影响气溶胶的分布;3次不同季节晴天背景下石家庄地区气溶胶谱型基本一致呈单峰分布,小于0.3μm的细粒子对气溶胶的数浓度贡献最大。     

一次气溶胶粒子的探测和分析

1987年12月24日人工增雪飞机进行了一次气溶胶粒子探测。本文根据这次探测资料，分析了准噶尔盆地、天山北坡、天山山区和天山南坡等不同地区的气溶胶粒子浓度和尺度谱的分布特征及影响因子。     

干旱区盐碱尘暴的形成、输送及其环境效应

盐碱尘暴是富含细粒硫酸盐和氯化物的化学尘暴,是大气颗粒物PM10的重要来源之一。盐碱尘暴的产生、输送和沉降对区域甚至全球生态环境和气候变化具有重大影响。本文分析了盐碱尘暴的化学组成及其危害,对盐碱尘暴的形成、输送及其环境效应作了研究综述。结果表明：干旱区干涸湖床是盐碱尘暴的发源地,风蚀作用下干涸湖床盐粒和粉尘的扩散过程主要受风场、区域气候特征和地下水埋深的影响。构建综合风动力和下垫面因子的盐粒风蚀物扩散模型,加强盐分风—水两相运移耦合作用及其与流域景观变化的关系研究是盐碱尘暴的突破方向。     

青藏高原北部大陆气溶胶本底值特征的初步观测研究

本文分析了１９８９年８月青藏高原五道梁地区大气气溶胶粒度谱、元素组成及其分级特征的观测资料。指出五道梁地区气溶胶粒度谱曲线在０．３５－０．５５μｍ区间存在着一个因次生细粒子数急剧减少而形成的“过渡峰”。该峰是边远地区大陆本底态气溶胶粒度谱曲线特有的标识峰。文中报导了五道梁地区２个不同功能点上１９种气溶胶组成元素的浓度值及其分级分布数据，其中Ｓ为１１２．２ｎｇ／ｍ＾３，Ｐｂ为１０．３ｎｇ／ｍ＾３。浓     

上甸子秋冬季雾霾期间气溶胶光学特性

通过对2004年秋冬季(9—12月)4次雾霾天气过程在京、津背景地区——北京上甸子大气本底污染监测站观测的大气气溶胶光学特性的分析,发现该地区气溶胶光学特性受天气过程的影响很大。4次雾霾影响时段,平均气溶胶散射系数σ_(sca)、吸收系数σ_(abs)和单次散射反照率ω都远高于雾霾过后清洁时段的数值,其中气溶胶ω在雾霾影响时段为0.94～0.97,雾霾后为0.84～0.86,平均减小了0.1左右,表明雾霾天气有利于气溶胶的累积和生成。相比于光吸收性气溶胶,雾霾天气对光散射性气溶胶的增加更为有利,反映了二次气溶胶的产生及其对消光的贡献可能有较大增加。     

2008年北京奥运会期间大气气溶胶物理特征分析

应用MODIS卫星的气溶胶产品资料和地面的光学粒子计数器的资料,对比分析了北京地区2006、2007、2008年7～9月的气溶胶光学厚度、细粒子光学厚度、Angstrom指数、气溶胶粒子数浓度谱及体积谱,发现2008年北京奥运会期间(7月20日～9月20日)的气溶胶光学厚度比2006、2007年同期明显降低,气溶胶细模态光学厚度占总光学厚度的比上升,Angstrom指数上升,气溶胶细粒子数浓度没有明显相对变化,而粗粒子数浓度则减少约50%.利用大气标高,将MODIS反演的气溶胶柱的质量浓度转化为地面气溶胶质量浓度.用粒子计数器得到的体积谱,在假定气溶胶粒子密度的情况下,计算出其质量浓度.将这两种方法得到的气溶胶质量浓度与国家环境保护部公布的空气质量指数换算得到的可吸入颗粒物(PM10)质量浓度进行比较.结果表明:北京奥运期间空气质量总体达到了国家二级空气质量标准;与2006、2007年同期相比,2008年气溶胶PM10质量浓度明显下降,而这主要是由气溶胶粗粒子的减少引起的.     

2006年北京春季气溶胶吸收系数的分离研究

对2006年春季北京城区大气气溶胶中沙尘和黑碳气溶胶吸收系数的波长指数及其对总吸收系数的贡献进行了估算。结果表明：2006年春季北京城市地区测点,黑碳气溶胶吸收系数随波长的变化呈指数递减,假设某些天的气溶胶吸收无沙尘的贡献,估算的波长幂指数a＝-0.92。另外,计算了北京3次浮尘天气下沙尘气溶胶对吸收系数（520 nm波段）的贡献,计算表明,在浮尘天气影响期间,沙尘气溶胶对吸收系数的贡献平均为32.8%,黑碳气溶胶仍是浮尘影响期间城市气溶胶吸收消光的主要物质。     

对流层气溶胶和云的大气辐射加热特征

本文利用建立的辐射模式研究了在一般天气和沙尘暴天气条件下,有云气溶胶大气的辐射加热特征。结果表明:在不同的天气条件下,云和气溶胶对大气的辐射加热的影响是不同的,它依赖于云的状况(云高、云厚和云内含水量)以及气溶胶浓度的大小、气溶胶的垂直分布和气溶胶的光学性质。     

Tests for individual Sulfate－Containing Particles in Urban Atmosphere in Beijing

Thin film methods and X ray energy dispersive technique were applied to analyze sulfate-containing particles in Beijing in order to examine their features and sources. Atmospheric aerosol particles were collected on electron mi-croscope meshes according to two size ranges: coarse particles (r>0.5μm) and fine particles (0.5μm≥r≥0.1μm) by using a two-stage impactor. It was found fiat more than seventy percent of the fine particles and about twenty percent of the coarse particles were sulfate-containing particles. These particles were formed mainly through heterogeneous nucleation. The element composition analyses revealed that the atmospheric aerosol particles in Beijing were domi-nated by crustal particles and construction dust.     

中国3个典型城市气溶胶光学厚度地基观测及其MODIS气溶胶产品精度分析

利用中国太阳分光观测网的观测资料结合MODIS(中分辨率成像光谱仪)的气溶胶产品分析了北京、兰州、上海3个典型区域城市的气溶胶光学特性。结果表明:北京AOD(气溶胶光学厚度)年平均为0.41±0.35,春夏高,秋冬低,Angstrm波长指数α年平均为1.40±0.85表现为细模态粒子,MODIS的光学厚度为0.52±0.39与地面观测相关系数为0.91,存在系统性高估;兰州AOD年平均为0.55±0.21,夏季最低,秋冬较高,α年平均为0.95±0.20表现为粗模态粒子,MODIS光学厚度为0.43±0.21与地面观测相关系数仅为0.07,存在系统性低估;上海AOD年平均为0.55±0.21,无明显季节变化,α平均为1.03±0.25,MODIS光学厚度为0.74±0.30与地面观测相关系数为0.75,存在系统性高估。城市地理位置和复杂地表等原因造成反照率的不确定,MODIS气溶胶产品在这3个城市的反演效果仍有很大提升空间。     

2006年北京春季气溶胶吸收系的分离研究

A statistic regression approach was used to estimate the wavelength exponents of black carbon(BC)and dust particles,and further to separate the contributions of the two types of aerosols to the total light absorption coefficient measured in the Beijing urban area in the spring of 2006.The results show that the wavelength exponent(α)of black carbon aerosol at urban site was approximately-0.92.which is in agreement with the value of-0.8±0.2 reported in related studies.The decoupling analysis of the measured light absorption coefficients during the three floating dust periods(March 25,March 27,and April 9)demonstrates that,on average,the light absorption caused by dust particles took up about 32.8% of the total light absorption at 520 nm wavelength,and by black aerosol more than 60%.This indicates that the black carbon was still the major contributor to the total aerosol light absorption in Beijing urban area even during the floating dust periods.     

天空辐射计观测2006年春季北京地区气溶胶光学特性的研究

利用2006年3～5月天空辐射计观测数据反演得到北京地区春季大气气溶胶光学性质参数,包括大气气溶胶光学厚度(0.5μm)、Angstrm指数、单次散射反射比和粒子谱分布特征。结果表明:北京地区春季气溶胶平均光学厚度0.67,Angstrm指数0.54,单次散射比0.88,粒子吸收性质较弱,粒子谱呈双峰形,以粗粒子为主,粗、细模态粒子粒径分别集中在0.17μm和7.7μm左右。相比2004年此次观测期间气溶胶粒径较大,粒子体积浓度较高,散射作用在其消光特性中的比重略有下降。光学厚度日变化呈单峰型,日间单次散射比随时间逐渐递减,Angstrm指数在上午递减趋势明显,午后变得稳定。对同时观测的天空辐射计与CE-318不同波长光学厚度结果进行比较,结果显示两者得到的光学厚度相关性很好,各波长小时平均结果的相对误差小于7%。     

内蒙古阿拉善地区沙尘暴的气候特征分析

根据内蒙古阿拉善地区1961—2000年40年的沙尘暴、扬沙资料，分析了其气候学特征、地理特征、季节特征以及年际、年代际变化特征。结果表明．近40年来阿拉善地区沙尘暴出现日数在减少。但是进入20世纪90年代，阿拉善北部地区沙尘暴出现日数却呈波动增加趋势。沙尘暴出现日数的变化是特定气候变化的反映，下垫面条件的持续恶化也是该地区沙尘暴天气持续增加的原因之一。     

Decoupling of Aerosol Absorption Coefficient in the Spring of 2006 at an Urban Site in Beijing

 A statistic regression approach was used to estimate the wavelength exponents of black carbon (BC) and dust particles, and further to separate the contributions of the two types of aerosols to the total light absorption coefficient measured in the Beijing urban area in the spring of 2006. The results show that the wavelength exponent (a) of black carbon aerosol at urban site was approximately -0.92, which is in agreement with the value of -0.8±0.2 reported in related studies. The decoupling analysis of the measured light absorption coefficients during the three floating dust periods ( March 25, March 27, and April 9) demonstrates that, on average, the light absorption caused by dust particles took up about 32.8% of the total light absorption at 520 nm wavelength, and by black aerosol more than 60%. This indicates that the black carbon was still the major contributor to the total aerosol light absorption in Beijing urban area even during the floating dust periods.     

Identification of Aerosol Types and Their Optical Properties in the North China Plain Based on Long-Term AERONET Data

Characterization of aerosols is required to reduce uncertainties in satellite retrievals of global aerosols and for modeling the effects of these aerosols on climate.Aerosols in the North China Plain(NCP) are complex,which provides a good opportunity to study key aerosol optical properties for various aerosol types.A cluster analysis of key optical properties obtained from Aerosol Robotic Network(AERONET) data in Beijing and Xianghe during 2001-11 was performed to identify dominant aerosol types and their associated optical properties.Five dominant aerosol types were identified.The results show that the urban/industrial aerosol of moderate absorption was dominant in the region and that this type varied little with season.Urban/industrial aerosol of weak absorption was the next most common type and mainly occurs in summer,followed by that strong aerosols occurring mainly in winter.All were predominantly fine mode particles.Mineral dust(MD) and polluted dust(PD) occurred mainly in spring,followed by winter,and their absorption decreased with wavelength.In addition,aerosol dynamics and optical parameters such as refractive index and asymmetry factor were examined.Results show that the size of coarse mode particles decreased with AOD indicating the domination of external mixing between aerosols.