沈阳大气气溶胶光学特性及其影响因子

利用2010年3—10月沈阳大气成分监测站CE－318太阳光度计观测资料,计算沈阳大气气溶胶光学厚度和波长指数等大气光学特性参数,结合地面气象观测资料,分析大气气溶胶光学特性及其影响因子。结果表明：沈阳气溶胶光学厚度在3—6月较高,8月较低,9—10月气溶胶光学厚度略有增加;除4月和8月外,气溶胶光学厚度与风速基本呈反相关;气溶胶光学厚度与可吸入颗粒物（particulate matter,PM）质量浓度变化趋势基本一致;气溶胶光学厚度日平均值距平的绝对值、改变率均与降水强度成正比;地面能见度与气溶胶光学厚度呈负相关。由气溶胶浑浊度系数计算的能见度在4—6月与实际观测的能见度基本吻合,由气溶胶标高计算的水平能见度整体小于实际观测的水平能见度。     

大气气溶胶光学厚度遥感研究概况

大气气溶胶是影响气候变化的重要因子之一,利用遥感手段不仅可以获得气溶胶的分布信息,也可以得到相关的气溶胶光学特性参数。本文阐述了国内外气溶胶遥感的发展动态,介绍了气溶胶遥感的基本情况及气溶胶光学厚度反演的几种方法,提出了存在的问题并对今后的研究进行了展望。     

大气气溶胶光学厚度的卫星双通道遥感方法

提出了一种在晴空条件下,均匀下垫面上利用ＮＯＡＡ－１４极轨卫星甚高分辨率辐射计（ＡＶＨＲＲ）可见光和近红外两个通道观测的反射率资料,遥感整层大气气溶胶光学厚度的双通道方法,该方法把气溶胶散射的波长关系加以推广,把近红外通道的光学厚度均值引入了可见通道,使单个通道中地表反射率和大气因子参数化的误差得以抵消,从而极大地提高了反演精度（〉９０％）。     

用曙暮光时的天光光强反演平流层气溶胶散射系数廓线

本文基于对曙暮光问题的系列研究,提出一个用曙暮光时的光强观测资料反演平流层气溶胶垂直分布的方案.然后在用Monte-Carlo计算程序模拟分析Koomen等人1951年曙暮光观测资料的基础上,对此资料实施了反演试验,并给出了反演基本结果和误差分析.结果表明此法是有效的,能为平流层气溶胶过去几十年的长期变化提供反演方法.     

上海地区大气气溶胶光学特性的初步研究

上海是东亚重要的沿海城市之一,其上空大气气溶胶光学特性的研究对了解上海及我国东部沿海地区的环境和气候影响等方面都具有重要性,至今尚无这方面的实际观测分析。本工作利用2000年6月到2002年12月之间测得的上海地区太阳直接辐照度数据,分析之后得出大气气溶胶光学厚度值,并统计分析了大气气溶胶光学厚度的季节变化及其与地面能见度的关系,最后给出了气溶胶消光谱。通过上述工作,发现上海地区大气气溶胶光学厚度具有夏季最大,春季次之,冬季最小的相对稳定的特点。此外,地面能见度及其倒数作为一个相对容易获得的参数,与大气气溶胶的光学厚度具有较好的相关性,可以考虑将其倒数作为一个约束气溶胶光学厚度分布的物理参数,这对今后的观测和研究都具有一定的实际意义。     

太湖地区气溶胶光学厚度的分布及其在大气校正中的应用

采用太湖地区水面光谱数据以及MODIS遥感影像数据,利用辐射传输模式6S,选择自定义气溶胶类型,反演得到太湖地区气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)分布,将其与太阳光度计CE318实测气溶胶光学厚度分别应用于太湖区域的大气校正中,得到不同的水面反射率,并参考实测水面反射率进行对比分析。结果表明:反演的太湖地区气溶胶光学厚度分布较为合理,造成此分布的原因可能是太湖北岸工业较发达,污染较严重。太湖颗粒物的吸收特性和卫星接收到的表观反射率导致反演数据的差异,是反演气溶胶光学厚度分布不均匀的主要原因。使用MODIS数据反演得到的太湖地区AOD进行大气校正,更加精确。该研究方法和结果可为气溶胶光学厚度反演、精确卫星数据大气校正提供参考。     

中国北方大气气溶胶微物理特性研究

利用AERONET(Aerosol Robotic Network)榆林、北京、香河、兰州四站点的数据分析中国北方大气气溶胶的光学和物理特性。分析内容包括:气溶胶光学厚度、单次散射反照率、复折射指数、散射不对称因子、Αngstrom波长指数、气溶胶体积尺度谱分布。分析结果表明:春季光学厚度为四季中最大;沙尘源区的Αngstrom波长指数和光学厚度的关系较为简单,且随光学厚度的增加呈降低趋势,下游地区Αngstrom波长指数和光学厚度关系较为复杂;所有站点的体积谱分布均呈双峰分布,夏半年积聚态为主模态,冬半年粗模态为主控模态;粗粒子的散射不对称因子大于细粒子的。     

珠穆朗玛峰地区大气气溶胶光学特性

本文提出了用宽带辐射资料回归内插求取大气光学厚度谱的方法。利用1966年和1968年珠穆朗玛峰地区科学考察期间得到的太阳直接辐射光谱资料，获得了该地区大气气溶胶光学厚度谱。最高观测站东绒布冰川(海拔6300m)波长在0.55 μm的气溶胶光学厚度春季平均为0.044±0.017，与南极地区有相似的量级，比内陆人口密集地区小一个数量级。由光学厚度谱反演出了珠峰地区的大气气溶胶的粒子谱分布特征，并与包括1986年中美西藏科学考察结果在内的诸多资料做了对比。研究表明，拉萨的大气气溶胶光学厚度在1966—1986的20年间平均约有1.8%的年增长率。     

利用卫星可见通道反演整层大气气溶胶光学厚度

本文提出了一种基于大气辐射传输方程，利用ＮＯＡＡ－１４极轨卫星甚高分辨率辐射计见光单通道反射率资料，运用低光谱分辨率大气辐射传输模式程序反演晴空和上、均匀下垫面上的气象能见度和大气气溶胶光学厚度的算法。     

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。     

Analysis of Low-level Temperature Inversions and Their Effects on Aerosols in the Lower Atmosphere

High-quality and continuous radiosonde, aerosol and surface meteorology datasets are used to investigate the statistical characteristics of meteorological parameters and their effects on aerosols. The data were collected at the Atmospheric Radiation Measurement Southern Great Plains climate research facility during 2000–15. The parameters and vertical distribution of temperature inversion layers were found to have strong diurnal and seasonal changes. For surface-based temperature inversion (SBI), the mean frequency and depth of temperature inversion layers were 39.4% and 198 m, respectively. The temperature difference between the top and bottom of SBI was 4.8℃, and so the temperature gradient was 2.4℃ (100 m)^?1. The detailed vertical distributions of temperature inversion had been determined, and only the temperature inversion layers below 1000 m showed diurnal and seasonal variations. Mean surface aerosol number concentrations increased by 43.0%, 21.9% and 49.2% when SBIs were present at 0530, 1730 and 2330 LST, respectively. The effect of SBI on surface aerosol concentration was weakest in summer (18.1%) and strongest in winter (58.4%). During elevated temperature inversion events, there was no noticeable difference in surface aerosol number concentrations. Temperature differences and temperature gradients across SBIs correlated fairly well with aerosol number concentrations, especially for temperature gradients. The vertical distribution of aerosol optical properties with and without temperature inversions was different. Surface aerosol measurements were representative of the air within (below), but not above, SBIs and EIs. These results provide a basis for developing a boundary layer aerosol accumulation model and for improving radiative transfer models in the lower atmosphere.     

兰州市大气气溶胶的特征及其对呼吸道疾病的影响

根据2000年6月至2001年5月兰州市大气气溶胶的监测资料,分析了兰州市大气气溶胶的浓度、尺度谱分布及其年、月、日变化规律,进而探讨了大气气溶胶对人体舒适度的影响,分析了大气气溶胶浓度与呼吸道疾病发病人数之间的关系。结果表明:PM10月均浓度与同期呼吸道疾病月发病人数的变化趋势基本一致,两者呈显著性正相关;当PM10日均浓度明显升高后1～2 d,呼吸道疾病发病人数也随之增多。     

Comments on ``Direct Radiative Forcing of Anthropogenic Aerosols over Oceans from Satellite Observation"

Previous observational studies have estimated anthropogenic aerosol direct radiative forcing over oceans without due consideration of cloudy-sky aerosols.However,when interaction between clouds and aerosols located below or above the cloud level is taken into account,the aerosol direct radiative forcing is larger by as much as 5 W m-2 in most mid-latitude regions in the Northern Hemisphere.     

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。     

全球不同类型气溶胶光学厚度的时空分布特征

利用MERRA-2(第2版现代研究与应用再分析)资料分析了1980-2017年全球硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐、沙尘及总气溶胶光学厚度的时空分布特征;选取了北美、北非、南非、印度、中国和印度洋6个典型区域研究了硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶对总气溶胶光学厚度的贡献率。结果表明,硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶在全球非均匀分布,并且具有季节变化;全球总气溶胶的光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)在夏季最大(0.137),春季次之(0.130),冬季最小(0.118);在6个典型区域里,北非地区总气溶胶的光学厚度最大,为0.43;其次是中国的东部地区,为0.41;每个区域其主要气溶胶的类型并不相同,在北美、中国东部及印度中部地区,硫酸盐是主导的气溶胶类型,贡献率分别为66%,63%和42%,在印度洋、南非及北非地区,海盐、有机碳和沙尘分别是最主要的气溶胶类型,贡献率分别为65%,51%和82%;对于黑碳、硫酸盐和总气溶胶,中国东部地区和印度中部地区有较为明显的增长趋势,其中总气溶胶光学厚度的线性增长率分别为0.007 a^-1和0.0056 a^-1,但在2010年以后,中国东部地区出现明显的下降。     

用CE-318太阳光度计资料研究银川地区气溶胶光学厚度特性

根据CE-318数据,利用Bouguer定律计算了银川地区的大气气溶胶光学厚度,并分析其变化特征。结果表明,该地区大气气溶胶光学厚度具有明显的日变化和季节变化。日变化有4种类型：1)变化相对稳定;2)整体上呈上升的趋势;3)早晚小,中午大;4)早晨09-11时出现峰值,其他时间变化较小。季节变化则是冬、春季节大,秋季次之,夏季最小;春季大气中的主要成分是沙尘,冬季大气的主要成分是人类活动排放的颗粒物,夏季由于降水多,气溶胶数浓度较低,气溶胶光学厚度较小。     

基于MODIS数据的郑州市气溶胶时空变化特征分析

利用NASA发布的MODIS/Terra中Collection6数据集的MOD04_3K气溶胶光学厚度(AOD)产品,进行波段提取、重投影、剪裁等预处理,得到郑州市气溶胶光学厚度资料,对此进行统计分析,研究郑州市气溶胶光学厚度的时空变化特征。结果表明:1)2001-2016年郑州市AOD年均值整体以每年0.0033的速率增加,最大峰值出现在2011年(1.01),以2011年为界,2001-2011年呈显著增长趋势,2012-2016年呈显著下降趋势。AOD季节均值夏季的最大,春季的次之,冬季的最小。2)2001-2016年郑州市AOD夏季均值波动较大,春季均值与年均值趋势基本一致,AOD年均值和季均值与对应时间尺度的降水量有负相关关系。工业产值占GDP比重与AOD年均值呈正相关关系。3)2001-2016年郑州市AOD年均值空间分布呈现北高南低、东高西低的特征,高值区主要分布在新郑市、中牟县、郑州市区、荥阳市及巩义市的西北部。春、夏和秋季的AOD均值空间分布形态基本与年均值的分布一致,冬季的高值区集中在郑州市东南部(新郑市)。     

北方局地夏末气溶胶光学特性综合观测分析

本文对中国北方相近地理经度不同纬度的三个试验点（内蒙草原生态定位站、北京、新乡）夏末季节大气气溶胶特性进行了地面粒子计数和整层光学遥感等综合观测。分析结果表明，这三个试验点地面和整层气溶胶数浓度通常有内蒙较小，北京居中，新乡最大的特征。文中提出了浓度比这个参量，它可以定量描述地面源气溶胶对整层大气气溶胶的相对贡献。据此分析可知内蒙地面源较弱，与该地区人类活动稀少相对应。由浓度比推测，新乡除近地面城市空气污染较严重外，滨临的黄河河面水汽蒸发作用也是促成气溶胶浓度增大的原因。