陕西关中气溶胶对大气能见度的影响研究

为了研究大气污染对能见度的影响,利用MODIS卫星气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)产品、陕西关中地区43个气象观测站能见度资料、西安泾河太阳光度计CE318气溶胶观测资料以及泾河站风速、相对湿度、能见度观测资料,分别分析了卫星MODIS/AOD和地基CE318/AOD与能见度、低能见度日数的关系以及在不同风速、相对湿度时AOD与能见度的关系。结果表明,陕西关中MODIS/AOD的空间分布与能见度分布具有明显对应关系,冬、春季AOD与08:00(北京时,下同)能见度相关最好,夏、秋季AOD与14:00能见度相关最好。去除降水因素后,空气中颗粒物污染是造成秋、冬季出现低能见度的主要原因。地基观测的气溶胶波长指数在0.8~1.2之间时对能见度的影响最大。空气中颗粒物造成的能见度下降与相对湿度密切相关,湿度越大,能见度下降越明显。风速小,大气中的颗粒物容易聚集,使能见度变差;风速大,有利于空气中颗粒物扩散,使能见度得到改善。用AOD估算能见度时,需要考虑大气相对湿度和风速的影响。     

一个检验太阳光度计Langley定标结果可靠性的方法

准确反演气溶胶光学厚度（AOD）在气溶胶气候效应和环境效应研究中至关重要，仪器定标是目前AOD反演过程中最大的不确定性来源。Langley法作为应用最广泛的光度计定标方法，其对天气条件和大气洁净度要求苛刻，这在大气污染较重的地区难以实现，并可能导致AOD反演误差偏大。为了降低由不恰当的Langley定标所引起的AOD反演误差，本文提出一个利用辐射传输模式结合地面太阳直接辐射观测数据检验Langley定标结果合理性的方法，并利用西安2013年6月至2015年12月多滤波旋转遮光带辐射计（MFRSR）和直接辐射表（NIP）观测资料，探讨了方法的可行性。结果表明，该方法能够将Langley定标结果限定在较小的波动范围内，有效降低由定标不确定性引起的AOD反演误差，有助于提高单站点AOD观测精度。     

陕西省榆林市秋冬季黑碳观测研究

利用2011年秋冬季榆林大气成分站黑碳浓度、颗粒物质量浓度、大气能见度、地面气象资料,计算边界层高度、气溶胶吸收系数、大气消光系数,导出单次散射反照率,并对其进行分析讨论。结果表明：（1） 榆林秋冬季平均黑碳浓度为2.6 μg·m^-3。（2）黑碳占颗粒物质量浓度PM_1.0比值为10.6%,黑碳与颗粒物质量浓度PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀相关系数分别为0.91、0.91、0.72。（3）黑碳浓度受边界层高度影响,沙漠风场对黑碳的堆积输送起主导作用。（4） 榆林地区气溶胶吸收系数与大气消光系数比值为16.8%。（5）单次散射反照率平均值为0.72。     

城市边界层高度变化特征与颗粒物浓度影响分析

利用2007年以来西安郊区泾河观象台大气细颗粒物质量浓度资料和气象自动站资料以及探空资料,采用国标法、罗氏法和位温法三种不同方法计算边界层高度。结果表明,三种方法得到的结果有一定差异,但日变化分布一致,可以用于分析边界层高度变化特征。边界层高度季节变化明显,春、夏、秋和冬季边界层高度分别是1300,1200,820和800 m。边界层日变化与颗粒物浓度呈显著负相关关系,即冬季边界层顶高度低,三种粒径颗粒物质量浓度高,夏季则相反。PM2.5、PM1.0、PM1.0分别在PM10、PM2.5、PM10含量中有明显月变化,表明西安除了本地污染源之外,春季易受上游风沙天气影响。     

1960-2012年陕西降水变化特征及可能成因分析

利用陕西82个气象观测站的降水观测资料、NCEP/NCAR的2.5°×2.5°再分析资料以及MODIS卫星的气溶胶产品,分析了1960-2012年陕西雨季和全年的降水量、降水日数变化特征,并讨论了大气可降水量和气溶胶对降水的可能影响。结果表明,近60年陕西雨季、全年雨量和降雨日数均呈南多北少分布,年总雨量和降雨日数均呈下降趋势,雨季总雨量呈增加趋势,而降雨日数呈降低趋势,雨季雨强增加,降水向雨季集中;陕西全年和雨季小雨雨量和降雨日数均呈现下降趋势,雨季10 mm以上的降水量和降雨日数均呈增加趋势,增加站点占所选站点的75.6%,雨季降水的增加主要是10 mm以上降水量的贡献。陕西全年总雨量的减少可能与整层大气可降水量的减少有关。全年和雨季5 mm以下降水量的减少应该与气溶胶对降水的抑制有关,雨季10 mm以上降水量增加与气溶胶对降水的促进作用有关。分析表明当AOD≥0.4时,雨季气溶胶对降水有一定的促进作用。总之,陕西全年小雨的减少以及雨季10 mm以上降水量增多,雨量向雨季集中应该与近几十年陕西气溶胶增加、气溶胶类型的转变有较大关系。     

西安地区气溶胶光学特性研究

利用2008年5月-2009年4月和2010年4月-2011年3月两年的太阳光度计CE318数据,分析了西安地区气溶胶光学厚度(AOD)和波长指数(α)的时间变化特征.结果表明,受局地污染和地形影响,泾河站的AOD全年较高,两个时段的年平均值分别为0.69±0.40和0.67±0.39,AOD和α的最大值都发生在夏季;受沙尘天气影响,气溶胶波长指数春季最小,AOD秋季最小.CE318和MODISAOD的对比结果表明,两者有较好的相关性,符合MODIS设计精度的数据占55.0％～73.3％.2008-2010年MODIS AOD平均值的空间分布表明,陕西境内存在3个AOD高值区,分别位于关中盆地、汉中市区和安康市区,局地污染和地形影响是造成AOD高值区的主要原因.     

MODIS气溶胶光学厚度在长江三角洲地区适用性分析

利用太湖、浙江林学院和千岛湖站点AERONET数据对MODIS气溶胶光学厚度适用性进行验证表明,长江三角洲地区MODIS气溶胶光学厚度反演精度具有较大的地域差异,太湖站点显著偏高,达到MODIS精度设计范围(±0.05±0.15τ)的数据仅占30.0%左右,不具有显著适用性,地表反射率估计不足是造成太湖MODIs反演误...     

过去60年中国秦岭地区云量变化及原因分析

利用近50年秦岭地区高山站及邻近2个地面站的气象资料、季风指数及海温资料,初步分析了云量的变化特征和原因,结果表明:(1)秦岭地区云量变化呈减少趋势,其中华山站(高山)、华县和西安站(平原)夜间的低云量分别为-1.74%·(10a)-1,-1.56%·(10a)-1和-4.23%·(10a)-1,白天的分别为-0.73%·(10a)-1,-1.94%·(10a)-1和-4.62%·(10a)-1;(2)夜间高山站总云量比平原站减少的多(-1%·(10a)-1),白天减少的少(<-0.6%·(10a)-1);(3)高山站和平原站四季的低云量都是减少的,除了平原站夏季总云量是增加的外,其他季节均减少。云量变化的主要原因是:(1)局地气溶胶冷却作用,导致地面接收太阳辐射减少,使局地对流减弱,造成低云量减少;(2)由于西太平洋副热带高压面积增大,使秦岭地区总云量减少。     

关中颗粒物粒径谱特征及其气象影响因子分析

利用西安泾河和长安的气象观测资料、陕西秦岭大气科学试验基地气溶胶粒子谱观测资料及西安市环境保护局颗粒物质量浓度观测资料,分析了气象条件对关中颗粒物粒径谱的影响,结果表明:关中特殊的地形影响和严重的颗粒物污染是霾易发的主要原因;混合层高度与PM_(2.5)质量浓度具有较明显的负相关关系,秋、冬季混合层高度高有利于颗粒物污染的扩散。不同方向上风速变化对颗粒物浓度的影响体现了西北气流对关中颗粒物污染的扩散作用和偏东气流对颗粒物污染的输送。高相对湿度有利于稳定层结的维持和污染物集聚,当相对湿度≤80%时,粒径在150nm～1.0μm的粒子的数浓度,随着相对湿度的增大明显增加,对降低能见度、形成雾-霾有重要作用。不同粒径段粒子的数浓度随相对湿度的变化不同,对能见度的影响也不同;相对湿度越大,湿度对降低能见度的贡献越大。     

秦岭大气科学试验基地气溶胶综合观测平台

频发的霾是陕西关中地区最严重的环境问题之一。气溶胶作为气候变化研究中的一个极大的不确定性因素,国内外在气溶胶地基观测和研究方面做了大量的工作。文章介绍了秦岭大气科学试验基地开展的气溶胶、太阳辐射综合观测平台的总体设计及观测内容,该平台具有野外数据收集、远程传输、人机交互监控、数据质量控制及入库、数据反演、产品展示等功能,是集观测、计算、查询于一体的气溶胶科研、业务数据平台,可为开展环境气象业务技术研发提供观测数据支持。