敦煌地区大气气溶胶光学厚度的季节变化

讨论了利用太阳直接辐射资料反演大气气溶胶光学厚度的一种方法，并且用1981－1983年敦煌地区太阳直接辐射资料计算了该地区大气气溶胶光学厚度的季节变化特征，结果表明：敦煌地区大气气溶胶光学厚度冬季稳定，变化小，春季不稳定，变化幅度大，夏季次之；秋季较小。     

塔克拉玛干沙漠与撒哈拉沙漠沙尘气溶胶光学特性对比研究

基于2007—2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶光学特性时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明：（1）两大沙漠的沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;（2）塔克拉玛干沙漠气溶胶光学厚度AOD的峰值出现在春季（春季>夏季>秋季>冬季）,而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季（夏季>春季>秋季>冬季）;（3）撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。     

恒河流域和蒙古国南部AERONET站沙尘气溶胶光学物理特性对比分析

沙尘气溶胶作为气溶胶的重要类型之一,对全球和区域水分循环以及亚洲季风系统有着重要影响.利用气溶胶自动观测网(AERONET)印度Kanpur和蒙古国Dalanzadgad两个站点数据,采用阈值法提取了沙尘和人为气溶胶信息并进行了对比分析.结果表明,Kanpur站受印度夏季风影响较大,沙尘气溶胶和人为源气溶胶的排放具有叠加效应,远源输送可能是Kanpur站沙尘气溶胶的主要来源.Dalanzadgad站受东亚夏季风影响较小,春季大风带来了大量的沙尘,这可能与大风天气和植被覆盖度低等因素有关,是春季气溶胶光学厚度显著升高的主要影响因素之一,沙尘具有局地起源特征;在其他时段,人为源气溶胶是当地大气气溶胶的主要来源,但总排放量相对较低.此外,Kanpur站所在的恒河流域大气颗粒物绝对含量远远高于Dalanzadgad所在的蒙古国南部地区.在沙尘天气中,两站颗粒物的光学物理特性相似.     

塔克拉玛干沙漠地区气溶胶光学厚度卫星遥感产品验证

基于塔克拉玛干沙漠地区地基太阳光度计数据,系统验证2007～2008年星载多角度成像光谱仪(MISR)、中分辨率成像光谱仪(MODIS)和臭氧监测仪(OMI)气溶胶反演产品,旨在定量评估这些产品在我国沙漠地区的气溶胶光学厚度(AOD)反演精度。结果表明:MODIS/AOD的相关系数在4种产品中最高(0.91),OMI/AOD次之(0.87),其次为MISR/AOD(0.84),OMI/UVAI相关系数偏低(0.51)。MISR/AOD均方根误差(0.14)和平均偏差(-0.06)在4种反演产品中最低。与地基观测相比,MISR/AOD、MODIS/AOD系统偏低,OMI/AOD、OMI/UVAI系统偏高。在相同比较条件下(地基观测气溶胶光学厚度值限定在2.0以内),MISR的均方根误差和平均偏差在4种反演产品中最低,且相关系数也较高(0.84)。尽管存在诸多不同,但3种探测器气溶胶反演产品均能较好地展示该地区的气溶胶季节变化。塔克拉玛干沙漠春、夏季AOD较大,秋、冬季AOD相对较小。ngstrm波长指数的结果表明,春季(3～5月)最小(均值为0.11),夏季(6～8月)次之,秋季(9～11月)和冬季(12月至次年2月)较大(均值达到0.61),这表明在春、夏季气溶胶粒子偏大,秋、冬季气溶胶粒子偏小。此外,通过研究2000～2010年AOD年际变化表明,由于塔克拉玛干沙漠地区属于沙尘源区,气溶胶类型较为单一,所以总体来说,变化趋势不是较为明显。从反演结果来看,2003年的气溶胶含量为此10年中最高,年均值达到0.32;2005年的气溶胶含量在这10年中最低,年均值为0.28。     

中国地区大气气溶胶辐射强迫及区域气候效应的数值模拟

利用太阳直接辐射日总量和日照时数等多年观测资料,反演了中国地区大气气溶胶0.75 μm光学厚度的年、月平均值,分析了我国大气气溶胶状况的时空分布特征。据此,在中国区域气候模式中考虑气溶胶的辐射影响,模拟中国地区气溶胶直接辐射强迫的大小及气候响应的季节变化特征。计算结果表明: 我国大气气溶胶光学厚度多年平均分布状况是以四川盆地为大值中心向四周减少;长江中下游武汉附近和南疆盆地为另两个大值中心;青藏高原为气溶胶低值区;我国绝大部分地区春季气溶胶光学厚度值最大,各地气溶胶光学厚度最小值出现的季节则有所不同。气溶胶辐射强迫介于-5.3～-13 W/m2之间;辐射强迫具有春、夏季大,秋、冬季小,冬季南方偏大,夏季北方偏大的特征。气溶胶辐射强迫的分布与其光学厚度的分布基本一致。由于气溶胶的影响,中国大陆地区地面气温均有所下降,四川盆地到长江中下游地区以及青藏高原北侧到河套地区降温最为明显,分别可达-0.4℃和-0.5℃。气候响应具有明显的季节特征。地面气温的变化除与辐射强迫的大小有关外,还受大气环流的影响。     

藏北高原五道梁地区的气溶胶特征

通过对藏北高原五道梁地区的大气气溶胶光学厚度分析发现,该地区气溶胶光学厚度有明显的日变化及季节变化特征,气溶胶光学厚度增大时月平均气温与年平均气温减小。     

地基多波段遥感西藏当雄地区 气溶胶光学特性

根据1998年5、6月份在西藏当雄地区进行的为期两个月的气溶胶地面多波段观测结果,讨论了仪器的定标、气溶胶光学特性及其变化规律,并反演了粒子谱分布。结果表明,当雄地区气溶胶光学厚度较小,光学厚度与大气相对湿度呈正相关。干季气溶胶光学厚度日变化大,光学厚度最小值出现在中午前后,而湿季日变化相对要小,光学厚度也小于干季。反演的粒子谱符合干洁大陆气溶胶的特性。     

北京地区春末-秋初气溶胶理化特性的观测研究

分析了1997年5～9月和1998年4～9月北京整层大气气溶胶光学厚度、近地面气溶胶粒子数浓度的日变化、季节变化及其与气象要素的关系,还分析了 1997年5月16日、7月21日和8月2日收集的北京单个气溶胶粒子样品的形态、大小和化学元素组成.结果显示,北京地区春末-秋初整层大气气溶胶光学厚度在0.1～1.6之间变化;气溶胶数浓度(D>0.3μm)为几～几百个/cm3;整层大气气溶胶光学厚度的日变化型式与近地面气溶胶数浓度呈现相反的走向;气溶胶光学厚度和数浓度的日、季节变化显示了整层大气和近地面大气气溶胶与该地区气象、气候条件的关系.气溶胶数浓度与大气相对湿度呈正相关,与风向的关系是偏东风数浓度大,西、西南风数浓度小.电子显微镜分析的结果表明:颗粒物的形态以不规则形、丸形、液态滴形和方形为主;颗粒物化学元素组成有Si、K、S、Al、Mg、Ca、Fe等元素;人类活动排放的Zn、P、Ti、pb、Ba等元素也探测到;北京近地面粒子的一个显著特点是富含Ca和K元素,它们可能分别来自建筑粉尘和有机物的燃烧;给出了一个典型的碳黑粒子和一个粒子经过凝结过程的"卫星"滴环绕的矿物粒子的照片和元素谱图.     

北方沙尘气溶胶光学厚度和粒子谱的反演

利用CE-318太阳光度计在内蒙古额济纳旗、东胜、锡林浩特三地观测的2002年6月喇3年5月间的太阳直接辐射数据，应用消光法反演大气气溶胶光学厚度[AOT（λ），Aerosol Optical Thickness]和粒子谱分布，并分析其变化特征。结果表明，该地区气溶胶光学厚度具有明显的时空变化：春季最大，冬季最小，AOT（λ=440nm）平均最大值为0．78，最小值为0．13。3个观测点中，额济纳旗的光学厚度最大，东胜最小。光学厚度的日变化主要有4种形式：1）早晨高傍晚低；2）早晨低傍晚高；3）早晚低中午高；4）变化平缓。这主要与沙尘天气的发生、大气层结稳定度和人类活动等因素有关。气溶胶粒子谱分布基本符合Junge谱，在粒径0．3μm、0．6μm和1．0μm处出现峰值。但是在不同天气条件下粒子谱有很大差异，在沙尘暴天气中，大粒子和巨粒子数有明显的增加，粒子数浓度要比晴天背景大气大了约一个量级。春季气溶胶粒子数浓度最大，夏秋季次之，冬季最小，但相差不超过一个量级。     

2000—2013年北京及周边地区大气气溶胶光学厚度时空变化特征及气象影响因素分析

利用NASA Terra卫星搭载的MODIS传感器观测到的2000—2013年气溶胶光学厚度数据和河北省142个观测站同期的气象数据,对北京及周边区域大气气溶胶的时空变化特征进行了分析,并通过研究光学厚度与各气象要素的关系,对影响大气气溶胶时空变化的关键气象因素进行探讨。结果表明：北京以南区域的气溶胶光学厚度在夏季最大,其次为春季,秋冬季相对较低,河北省西北部低于东南部;坝上地区的光学厚度年际变化小于其他地区,平原区与沿海地区的年际变化基本一致,春夏高于秋冬。春季相对湿度是影响光学厚度值的重要因素,气溶胶光学厚度的高值出现在5—7月,并伴随较高的相对湿度、较低的能见度、南风、较低的地面风速和稳定的大气层结。北京以南的河北省各台站污染程度与北京类似,南部站点的光学厚度高于东北部,这与人为气溶胶的排放主要集中于北京南部的工业城市,以及南风控制的污染物扩散方向有关。     

大气气溶胶研究的前沿问题

从4个方面对大气气溶胶研究的前沿问题作了总结和分析：气溶胶的基本特征、气溶胶的气候效应、沙尘气溶胶以及气溶胶对健康环境的影响。介绍了当前国际上有关的大气气溶胶研究计划,讨论了未来大气气溶胶研究的主要领域及研究方向。     

沙尘气溶胶光学厚度的全球分布及分析

利用全球气溶胶数据GADS(Global Aerosol Data Set)计算了冬夏两季4种类型(积聚型、核型、粗粒型和传输型)沙尘气溶胶0.55μm光学厚度的全球分布。通过分析得出,气溶胶的消光系数和垂直厚度对光学厚度的影响很大。全球沙尘气溶胶分布具有明显的季节和地理差异,4个沙尘暴多发区,分别位于北非、中亚地区、澳大利亚西部和北美西部。中亚地区冬季沙尘气溶胶强度和范围比夏季大,北美和澳大利亚地区则相反,冬季光学厚度最大值位于北非的中部地区,而夏季其最大值位于非洲北部靠近大西洋的地区。沙尘气溶胶对<8μm的辐射吸收作用很弱,散射能力较强;对于>8μm的辐射吸收能力很强,吸收带位主要于8~11μm范围内。     

干旱半干旱地区尘卷风研究进展

尘卷风是一种发生在对流边界层的垂直涡旋,多发生在干旱半干旱地区,其旋转过程中强上升气流携带大量沙尘粒子,成为沙尘气溶胶排放的一个重要起沙过程。然而,相对于沙尘暴研究,目前对尘卷风及大气边界层的起沙过程的认知相当有限。从尘卷风发生的时空变化、边界层特征、形成原因和输沙量4个方面对尘卷风当前研究状况进行总结,并指出当前尘卷风研究重点及未来研究方向。     

合肥上空卷云和沙尘气溶胶退偏振比的激光雷达探测

研制了一台L300偏振激光雷达,用于卷云和沙尘气溶胶后向散射光退偏振比的探测研究.介绍了偏振激光雷达的探测原理,叙述了L300偏振激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法.初步的探测结果表明,合肥西郊上空高度在10 km左右的卷云的退偏振比在0.4～0.5之间,沙尘气溶胶的退偏振比在0.2～0.3范围内,但是剧烈沙尘暴的气溶胶的退偏振比可达到0.4左右.     

A review of research on human activity induced climate change I. Greenhouse gases and aerosols

Extensive research on the sources and sinks of greenhouse gases, carbon cycle modeling, and the characterization of atmospheric aerosols has been carried out in China during the last 10 years or so. This paper presents the major achievements in the fields of emissions of greenhouse gases from agricultural lands,carbon cycle modeling, the characterization of Asian mineral dust, source identification of the precursors of the tropospheric ozone, and observations of the concentrations of atmospheric organic compounds.Special, more detailed information on the emissions of methane from rice fields and the physical and chemical characteristics of mineral aerosols are Dresented.     

Origins of atmospheric particulate matter over the North Sea and the Atlantic Ocean

During the ANT VII/1 cruise of the RV Polarstern from Bremerhaven (Germany) to Rio Grande do Sul (Brazil), atmospheric particulate matter was collected by bulk filtration with a time step of 36 hours. Elemental analyses were performed in order to determine atmospheric aerosol concentrations of Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Mn, Fe, and Zn over the North Sea, the Channel, and the North and South Atlantic. The slight and continuous moving in latitude, associated with the large variability in concentration levels and chemical composition, allow us to point out the relative influence of the major sources of particulate matter: desert soil-dust in the tropical North Atlantic, anthropogenic emissions in the North Sea and the Channel, and biomass burning and continental biogenic activity in the tropical South Atlantic.     

The Impacts of Optical Properties on Radiative Forcing Due to Dust Aerosol

There are large uncertainties in the quantitative assessment of radiative effects due to atmospheric dust aerosol. The optical properties contribute much to those uncertainties. The authors perform several sensitivity experiments to estimate the impacts of optical characteristics on regional radiative forcing in this paper. The experiments involve in refractive indices, single scattering aibedo, asymmetry factor and optical depth. An updated dataset of refractive indices representing East Asian dust and the one recommended by the World Meteorology Organization （WMO） are contrastively analyzed and used. A radiative transfer code for solar and thermal infrared radiation with detailed aerosol parameterization is employed. The strongest emphasis is on the refractive indices since other optical parameters strongly depend on it, and the authors found a strong sensitivity of radiative forcing on refractive indices. Studies show stronger scattering, weaker absorption and forward scattering of the East Asian dust particles at solar wavelengths, which leads to higher negative forcing, lower positive forcing and bigger net forcing at the top of the atmosphere （TOA） than that of the WMO dust model. It is also found that the TOA forcings resulting from these two dust models have opposite signs in certain regions, which implies the importance of accurate measurements of optical properties in the quantitative estimation of radiative forcing.     

A Review of Research on Human Activity Induced Climate ChangeⅠ. Greenhouse Gases and Aerosols

Extensive research on the sources and sinks of greenhouse gases, carbon cycle modeling, and the characterization of atmospheric aerosols has been carried out in China during the last 10 years or so. This paper presents the major achievements in the fields of emissions of greenhouse gases from agricultural lands, carbon cycle modeling, the characterization of Asian mineral dust, source identification of the precursors of the tropospheric ozone, and observations of the concentrations of atmospheric organic compounds. Special, more detailed Information on the emissions of methane from rice fields and the physical and chemical characteristics of mineral aerosols are presented.