黄山顶大气气溶胶吸收和散射特性观测分析

采用光声黑碳仪（PASS）2008年5～7月在黄山光明顶的连续观测资料,分析了该地区大气气溶胶吸收和散射系数变化特征及其与气象因子的关系。分析结果表明：在相对干燥的条件下（相对湿度小于60%）吸收散射系数日变化明显,总体上白天大,晚上小;相对湿度与吸收和散射系数有很强的正相关性,相关系数分别为0.87和0.80,而风速与散射吸收系数则呈现负相关关系,吸收系数、散射系数与风速的相关系数分别为-0.53和-0.78;湿清除使大气气溶胶的吸收和散射系数明显降低;与在平原地区的南京相比,黄山山顶的吸收和散射系数日变化趋势与南京相反,且数值比南京小一个量级。     

杭州市区大气气溶胶散射特性观测分析

利用2011年杭州国家基准气候观测站浊度仪和常规气象观测资料,研究了杭州市区城市工作和生活环境中气溶胶散射系数的变化特征。结果表明,2011年杭州大气气溶胶散射系数平均值为396.8±191.3 Mm-1。秋、冬季散射系数高于春、夏季。大气环流形势、气象条件变化以及内外源的影响是造成散射系数季节性差异的重要因素。在边界层演变、交通排放和人为活动的共同作用下,散射系数呈单峰型的日变化特征,峰值出现在08:00(北京时,下同),谷值在14:00。工作日散射系数显著高于周末。拟合散射系数逐时频率分布表明,杭州最具代表性大气状态下大气气溶胶散射系数为238.9Mm-1。散射系数随着霾等级的增加而升高,霾期间散射系数的升高可能是造成能见度下降的直接原因。由于观测站特殊的地理位置,导致散射系数在不同风向区间差别不大,但是地面风对气溶胶散射系数具有明显的扩散和输送作用。     

沈阳地区大气气溶胶消光特性的观测研究

利用沈阳地区2010年全年大气总消光系数、气体分子吸收系数、气溶胶吸收和散射系数以及大气可吸入颗粒物数浓度的小时数据,对沈阳地区的大气消光特别是气溶胶消光性质进行了高时间分辨率的研究。结果表明:总消光系数和气溶胶散射系数在一天内呈单周期峰谷型分布,05—06时(北京时间,下同)达到峰值,15时达到谷值。大气总消光系数在雪天最大、霾天次之、晴天最小。气溶胶消光系数与粒子数浓度的相关性随着粒径的减小而增大。     

天津市区秋冬季大气气溶胶散射系数的变化特征

通过对天津市区2006年9月至2007年2月期间散射系数进行统计分析,得出天津市区秋冬季气溶胶散射系数特征：散射系数小时平均值变化范围在100～10000 Mm~（-1）,日变化呈典型双峰形,峰值出现在早6时和晚22时,散射系数分别为508.5和431.4 Mm。冬季散射系数要高于秋季。雾日、霾日和晴天时的平均散射系数分别为588.8,403.7和172.5Mm,雾日的散射系数最大,晴天的散射系数最小。细粒子PM_（2.5）浓度日变化与散射系数日变化曲线非常接近,两者呈正相关,相关系数达到0.78。出现大风扬沙天气时散射系数变化剧烈,PM_（10）浓度出现高值,而散射系数却降低,扬沙天气导致空气中的大粒子浓度增加,当PM_（10）质量浓度表现为高值时,散射系数并没有表现为高值。     

塔克拉玛干沙漠腹地气溶胶不同波段散射系数比较

利用2010年塔克拉玛干沙漠腹地塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(下文简称"塔中")多波段(450、525、635 nm)积分浊度计和PM_(10)自动监测仪观测资料,并结合塔中地面气象观测资料,分析了沙漠腹地不同波段气溶胶散射系数的变化特征。分析结果显示:(1)塔中气溶胶对635 nm太阳辐射的散射作用最大,其次是525 nm,最小为450 nm。三波段(450、525、635 nm)散射系数平均值分别为:288.0、318.4、443.8 Mm~(-1)。(2)三波段散射系数日变化与PM_(10)质量浓度一致,都呈单峰变化:夜间高、白天低。在日变化中,散射系数始终保持635 nm最大,525 nm次之,450 nm最小。(3)三波段散射系数年变化基本一致,都与PM_(10)变化接近。1—5月中,除3月散射系数是450 nm最大外,另外4个月均是635 nm最大,450 nm次之,525 nm最小。6—12月散射系数都是635 nm最大,525 nm次之,450 nm最小。(4)三波段散射系数均是沙尘暴下最大,扬沙次之,浮尘最小。不同沙尘天气下,塔中气溶胶对635 nm散射作用都是最明显的,对450 nm和525nm散射作用不同:沙尘暴时,对525 nm的散射强于450 nm,在扬沙和浮尘时,对450 nm的散射强于525 nm,尤其在浮尘时。(5)三波段散射系数与PM_(10)质量浓度都呈显著正相关,PM_(10)质量浓度与525 nm散射系数相关程度最大,450 nm次之,635 nm最小。但是季节内相关程度略有差异:春、冬季PM_(10)浓度与450 nm散射系数相关程度最大,525 nm次之,635 nm最小。夏、秋季则是525nm最大。     

黄山大气气溶胶微观特性的观测研究

根据2008年4—7月黄山大气气溶胶观测资料,研究了气溶胶粒子的数浓度、谱分布特征及其与气象因子的关系,探讨了雾天和非雾天气溶胶颗粒物时间和尺度分布特点。分析发现,黄山光明顶春、夏季大气气溶胶数浓度的平均值分别为3.14×103个/cm3和1.80×103个/cm3,其中超细粒子(粒径小于0.1μm的粒子)在春夏季分别约占总粒子数浓度的79%和68%;高数浓度值集中在粒径0.04～0.12μm;积聚模态气溶胶粒子(0.1～1.0μm)在体积浓度分布和表面积分布中占很大比例。结合气象资料比较了雾天与非雾天气溶胶分布的差异,发现细粒子浓度非雾天大于雾天,而气溶胶数浓度与温度呈正相关,与相对湿度成反相关。结果还发现,黄山在春季以西北风和偏南风为主,西北风时气溶胶数浓度较高,在夏季主要以偏南风,特别是西南风为主,但是气溶胶数浓度的高值多发生在偏东风的条件下。     

上甸子本底站气溶胶散射系数变化特征的初步分析

根据上甸子大气成分本底站从2004～2006年的连续观测数据,分析了区域大气粒子光散射系数的变化特点,以了解本底地区大气气溶胶粒子的基本特征.卜甸子地区3年数据比较表明,散射系数平均水平较低,但在2006年有所升高,主要表现在受春季沙尘天气的影响,污染次数增多.其次,散射系数日变化规律表现为白大低夜间高,午后出现最低值,此变化与大气层结的日变化趋势一致.从季节变化看,冬季和春季的散射系数相对较低,而夏季和秋季的值较高,这与气象条件及内外源的影响都有关系.天气对粒子变化的影响表现为,晴天无云时的大气状况有利于污染物的重直输送,散射系数远远低于阴天时的数值.另一方面,风向对本底站粒子浓度影响也较明显.来自东北东方向的空气较干净,散射系数值通常较低,而西南西风向通常会引起散射系数值的增大,说明位于西南方向上的北京等城镇的污染输送对上甸子本底站的大气状况有一定影响.最后,通过拟和散射系数小时平均值出现频率曲线,对上甸子地区本底浓度值作了初步估算,其范围在10~20 Mm~(-1).     

大气气溶胶散射吸湿增长特性研究进展

大气气溶胶的散射吸湿增长特性反映了相对湿度对气溶胶散射能力的影响。研究气溶胶散射吸湿增长对于评估气溶胶辐射强迫、了解气溶胶对大气能见度的影响具有重要意义。文中对气溶胶散射吸湿增长特性的研究意义、监测方法、中外研究进展、参数化拟合和模型模拟等方面进行了系统回顾和总结,并对未来发展方向做出展望。中国在该领域开展的研究数量偏少,广泛开展气溶胶散射吸湿增长特性研究十分必要。     

北京上甸子秋冬季大气气溶胶的散射特征

分析了北京上甸子秋冬季气溶胶散射系数的变化特征、散射系数与PM2.5质量浓度的关系, 结合气象资料分析了风场对气溶胶散射系数变化的影响。通过研究得出, 上甸子秋冬季气溶胶散射系数平均值和标准差分别为179.7 Mm-1和253.2 Mm-1；阴天条件下的散射系数明显高于晴天；散射系数与PM2.5质量浓度之间有较好的相关性, 其相关系数为0.93；此外, 由于上甸子特殊的地理位置, 风场对气溶胶散射系数的影响显著, 不同风向条件下气溶胶散射系数差别很大。     

南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射特性的观测

通过对南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射系数的连续观测,分析了该地区大气气溶胶吸收和散射特性在不同天气状况下的演变规律.结果发现:霾日状况下大气气溶胶吸收和散射系数日变化剧烈,非霾日次之,雾日变化较稳定;在00时(北京时间,下同)至08时霾日气溶胶吸收和散射系数与雾日相差不大,而在08时至24时则雾日明显大于霾日;非霾日气溶胶吸收和散射系数最小;降水使得大气气溶胶吸收和散射系数明显降低.     

基于能见度数据分析的气溶胶吸湿增长特征研究

基于相对湿度、能见度等气象数据,分析气溶胶吸湿增长特性,有助于了解气溶胶对大气环境和区域气候的影响.利用南京地区2016年1-12月、2017年2-12月、2018年1-8月和12月相对湿度和能见度等数据,通过非线性拟合研究气溶胶吸湿增长因子(f(RH))与相对湿度(RH)之间的关系.结果表明,吸湿增长因子在RH值较低...     

南京北郊气溶胶粒子的光学散射特征

利用三波段积分浊度仪对南京北郊2009-2010年四季气溶胶散射系数进行观测和分析。结果表明：气溶胶散射系数具有明显的季节变化特征,春季最低,秋季最高,冬夏季差别不大;气溶胶散射系数变化范围为51．6～2748．3Mm-1,平均值为478．6Mm-1。气溶胶散射系数的日变化特征为双峰型。空气相对湿度与气溶胶散射系数呈正相关关系：地面风向与气溶胶散射系数关系密切,偏东风时气溶胶散射系数最大,偏南风和偏西风时气溶胶散射系数较小。降水对气溶胶有明显的清除作用。能见度大于5km时,能见度与散射系数呈负相关关系。四季大气中SO2和NO2与气溶胶散射系数存在一定相关性,其中秋季SO,与气溶胶散射系数的相关系数最大（0．68）,春季NO2与散射系数的相关系数最大（0．62）,均通过0．05信度的显著性检验。     

Comparison of column-integrated aerosol optical and physical properties in an urban and suburban site on the North China Plain

The column-integrated optical properties of aerosol in Beijing and Xianghe, two AErosol RObotic NETwork(AERONET)sites situated on the North China Plain(NCP), are investigated based on Cimel sunphotometer measurements from October2004 to June 2012. The outstanding feature found is that the seasonal medians of aerosol optical depth(AOD) at the two stations are in good agreement. The correlation coefficients and the absolute differences between AOD at the two stations are larger than 0.84 and less than 0.05, respectively. Good agreement in AOD at these two sites(one urban and the other suburban; 70 km apart) indicates that aerosol pollution in the Greater Beijing area is regional in nature. However, we find significant differences in the absorption ?Angstr ¨om Exponent(AAE), the real and imaginary part of the refractive index, and thereby the single scattering albedo(SSA), and the difference is seasonally dependent. The feature is found to be more prominent in fall when the fine-mode fraction(FMF) and fine-mode effective radius are significantly different at the two stations,besides the parameters mentioned above. The SSA in Beijing at four wavelengths shows lower values as compared to those in Xianghe, although the difference is not significant in some cases. Significant differences in AAE and fine-mode effective radius indicate that there are differences in aerosol physical and chemical properties in urban and suburban regions on the NCP.     

One year measurements of aerosol optical properties over an urban coastal site: Effect on local direct radiative forcing

We present results of direct aerosol radiative forcing over a French Mediterranean coastal zone based on one year of continuous observations of aerosol optical properties during 2005–2006. Monthly-mean aerosol optical depth at 440 nm ranged between 0.1 and 0.34, with high Angstrom coefficient (α > 1.2). The single scattering albedo (at 525 nm) estimated at the surface ranged between 0.7 and 0.8, indicating significant absorption. The presence of aerosols over the Mediterranean zone during summer decreases the shortwave radiation reaching the surface by as much as 26 ± 3.9 W m^− 2, and increases the top of the atmosphere reflected radiation by as much as 5.2 ± 1.0 W m^− 2. The shortwave atmospheric absorption translates to an atmospheric heating of 2.5 to 4.6 K day^− 1. Concerted efforts are needed for investigating the possible impact of the increase in heating rate on the maintenance of heat-waves frequently occurring over this coastal region during summer time.     

南京细颗粒物对城市热岛强度的影响

随着城市化和工业化进程的加快,南京城市热岛效应显著,细颗粒物污染加剧,对大气环境、气候变化和人体健康产生重要影响.本文基于观测资料,分析了南京市不同颗粒物浓度水平下城市热岛强度的变化特征;利用光学特性模型OPAC（optical properties of aerosols and clouds model）和辐射传输模型TUV（troposphere ultraviolet-visible model）估计了气溶胶的光学厚度及辐射强迫;定量分析了细颗粒物对城市热岛强度的影响及其可能机制.结果表明：南京城市热岛强度范围为-0.51.3K,冬季强于夏季.细颗粒物质量浓度范围为32 135 μg/m3,冬季高于夏季,城区和郊区差别不大;当大气中细颗粒物质量浓度较高时,城市热岛强度相对较弱;南京城郊气溶胶光学厚度变化范围为0.28 1.01,在地面产生的辐射强迫达-3.88-4.72 W＆#183;m-2;由于城区和郊区下垫面、人为热、细颗粒物浓度水平的差异,造成城郊近地面降温的不同,导致细颗粒物对城市热岛强度的削弱,夏季减弱0.1K,冬季减弱0.2K.     

Effect of model errors in ambient air humidity on the aerosol optical depth obtained via aerosol hygroscopicity in eastern China in the Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project datasets

当前全球气候模式普遍低估中国东部气溶胶光学厚度(AOD)。本文表明,模式低估中国东部地表大气相对湿度是AOD低估的原因之一。研究基于国际大气化学气候模式比较计划的干气溶胶质量浓度结果,用再分析湿度数据替换模拟湿度以计算AOD变化。结果表明,替换后我国大气相对湿度增加,多模式平均的华南年均AOD因此增长45%,华北6-8月AOD增长33%。不同模式采用相似的硫酸盐吸湿增长曲线。相对湿度低估对AOD模拟影响程度主要受吸湿颗粒质量浓度和相对湿度概率分布影响,该结论有助于解释我国AOD模拟误差。     

沙尘暴影响下北京沙尘气溶胶的垂直分布及溯源分析

采用云-大气气溶胶激光雷达红外探索卫星观测系统(Cloud-Aerosol Lidarand Infrared Pathfinder Satellite Observations,CALIPSO)资料,得出了2013年3月8-11日的一次途经新疆、甘肃、内蒙古等地的沙尘暴,对造成北京的沙尘天气影响下的沙尘气溶胶的空间垂直分布图。在此基础上研究了衰减后向散射系数、退偏振比、色比等光学特性参数。结果表明:在此次沙尘暴影响下造成的北京地区沙尘天气过程中,气溶胶的退偏振比在0.1~0.4之间,色比大于0.3。3月10-11日北京地区的沙尘气溶胶分布高度从3km以下被抬升至约4km。再利用欧拉-拉格朗日混合单粒子轨道模型(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)和NAAPS全球气溶胶模式,模拟分析了这次沙尘的来源和传输过程,表明此次沙尘起源于南疆盆地和内蒙古中西部,影响甘肃大部、内蒙古中西部、宁夏、山西北部和河北西北部、北京等地区。并用双波长迭代反演法初步反演了3月10、11日北京地区处于沙尘天气情况下的气溶胶光学厚度,分别为0.334和0.621。