ANALYSIS OF THE ATMOSPHERIC AEROSOL OPTICAL DEPTH OVER CHINA IN 1980s*

This paper retrieves the yearly and monthly mean 0.75μm aerosol optical depth(AOD) of 41 A-class solar radiation stations over China from 1979 to 1990,and analyzes the spatial and temporal distribution of AOD over China mainland.The data employed are daily direct solar radiation and sunshine duration,as well as the TOMS version-7 ozone observation data in the same time.The results indicate that the Siehuan Basin is the largest center of yearly mean AOD over China.and the other two larger centers lie in Wuhan City and the South Xinjiang Basin,separately.AOD values are also relatively larger in the middle-and-lower reaches area of Changjiang River.Shandong Peninsula and coastal area of Guangdong Province:while in Yunnan Province,coastal area of Fujian Province.most parts of Northwest and Northeast China,AOD values are relatively smaller.The distribution of AOD varies with different months.In most parts of China.the maximum of AOD occurs in spring season;but the minimum varies in different regions,From 1979 to 1990.in the Qinghai-Xizang Plateau,West Siehuan Basin,North Guizhou Province.most areas of the middle-and-lower reaches of Changjiang River,Shandong Peninsula and west part of South Xinjiang Basin.AOD shows an increasing trend.But in Northeast China,most part of Northwest China,Yunnan-Guizhou Plateau,western Guangxi Region and the coastal areas of East China,AOD shows decreasing tendency.Generally,the seasonal variation characteristics of AOD in China can be classified into four typical models,i.e.,mono-modal types A and B,bimodal and Poly-modal.     

利用MODIS-GOCART气溶胶资料研究中国东部地区气溶胶直接辐射强迫

利用MODIS-GOCART同化的2001年逐月气溶胶光学厚度资料,在修改区域气候模式RegCM2辐射方案的基础上,连续积分5年获得平均的中国东部地区气溶胶短波和长波直接辐射效应,并通过数值试验研究了气溶胶垂直分布对辐射强迫及其气候响应的影响。结果表明：气溶胶的短波辐射效应能冷却地表、加热大气;长波辐射效应能加热地表、冷却大气;大气顶净辐射强迫年平均为-4．1W／m^2;辐射强迫绝对值在春季最大,夏季次之,冬季最小;模拟区域中最大辐射强迫值主要位于华北、华南地区及四川盆地;气溶胶垂直分布是影响气溶胶辐射强迫的重要因素。总体上气溶胶层越靠近地面,大气顶辐射强迫绝对值越大,地表辐射强迫绝对值越小,大气顶辐射强迫对垂直分布较敏感;气候系统的反馈作用会放大气溶胶垂直分布对辐射气候效应的影响。     

黑碳气溶胶光学厚度的全球分布及分析

利用全球气溶胶数据集GADS(Global Aerosol Data Set)计算了冬夏两季黑碳气溶胶质量浓度分布以及在波长0.55μm处的光学厚度、吸收系数和散射系数在全球的分布,并分析了原因。通过分析黑碳气溶胶复折射指数虚部、单次散射反照率、非对称因子、吸收系数、散射系数和消光系数随波长的变化,得出黑碳气溶胶的吸收系数和散射系数在小于0.5μm的短波范围内具有相同的数量级,随着波长的增大,吸收系数比散射系数大几个数量级;黑碳气溶胶对小于1μm的短波有强烈的吸收作用。另外还给出了冬夏两季南北半球及全球黑碳气溶胶平均光学厚度值、7个地区黑碳气溶胶光学厚度及质量浓度最大值,其中冬季黑碳气溶胶光学厚度的最大值为0.027 5,位于东亚地区;而质量浓度最大值为1.555μg/m3,位于西欧地区。     

辽宁地区大气气溶胶粒子的垂直分布特征

详细分析了１９９６、１９９７年春末夏初在辽宁省进行的大气气深胶飞机观测的０～５ｋｍ气深胶粒子数深度和尺度谱分布的垂直、水平变化,初步讨论了它们与温度和相对温度的关系。结果表明,混合层顶上下粒子数深度具有不同的垂直分布特征;粒子谱受不同形成机制影响,表现为多峰分布;水平方向上气溶胶粒子数浓度存在显著变化;温度层结和相对温度对气溶胶粒子的浓度和谱分布有明显影响。     

20世纪80年代中国地区大气气溶胶光学厚度的平均状况分析

利用中国北京等 41个甲种日射站 1 979～ 1 990年太阳直接辐射日总量和日照时数等资料 ,配合同期 TOMS version - 7臭氧观测资料 ,反演了 41个站逐年、逐月 0 .75μm大气气溶胶的平均光学厚度值 (Aerosol Optical Depth,AOD) ,据此分析了 1 2 a来中国大气气溶胶的变化和时空平均分布特征。结果表明 :中国大气气溶胶光学厚度 AOD的多年平均分布是以四川盆地为中心向四周减少 ,南疆盆地和长江中游武汉附近为另两个大值中心 ;长江中下游大部分地区、山东半岛以及广东沿海等 ,AOD值亦较大 ;而东北大部、西北大部、云南和福建沿海等地 AOD较小。AOD各月平均分布有所不同。中国绝大部分地区春季 AOD值最大 ,最小值则各地不同。 1 979～ 1 990年 ,青藏高原、四川盆地西部、贵州北部、长江中下游大部分地区、山东半岛和南疆盆地西部等 ,AOD呈增长趋势。而东北地区、西北地区大部、云贵高原和广西西部以及华东沿海等地 AOD呈减小势态。中国地区 AOD的季节变化曲线大体可分为单峰、一峰一谷、两峰一谷和多峰等 4种类型     

南海北部海域气溶胶光学厚度研究

气溶胶光学厚度是大气校正所需要的重要参数.利用2006年9月7~30日中科院南海海洋研究所公开航次的多波段太阳光度计资料,得到了南海北部海域的气溶胶光学厚度.分析结果表明,南海北部海域气溶胶光学厚度在一天内的变化非常明显,最小值可达0.1(870 nm),最大值为0.9(440 nm),而日平均气溶胶光学厚度在0.2~0.6之间.结合同步观测气象数据,发现从陆地方向吹来的风,当风速达4 m/s,对气溶胶的光学厚度有非常明显的影响,而从大洋方向吹来的风,对气溶胶的光学厚度影响不明显.     

2010-2019年粤港澳地区气溶胶光学厚度时空分布特征

为了解粤港澳地区气溶胶光学厚度分布和时序变化规律, 深入认识大气气溶胶的光学特性及其气候效应, 利用2010—2019年的MODIS C61 AOD 3 km逐日产品, 分析了粤港澳地区的AOD空间分布及年、季、月变化特征。(1) MODIS AOD与AERONET CE318 AOD最优拟合系数为0.96, 与SolarSIM-D2 AOD拟合系数为0.62, 与PM < sub > 2.5 < /sub > 、PM < sub > 10 < /sub > 的最优拟合系数为0.58、0.56。(2)空间上表现为珠三角AOD值高, 粤西次之, 粤北及粤东北较低。(3)年变化特征整体上呈明显的下降趋势, 2010—2014年AOD波动上升, 至2014年达到峰值, 2015年后AOD显著减小, 于2016年达到最低值。(4)季节上表现为春季 > 夏季 > 秋季 > 冬季。(5)月变化特征表现为3月最大(AOD值: 0.73), 4月次之, 5—8月AOD维持在高值且波动平稳, 9—12月显著下降。研究显示, 粤港澳地区颗粒物污染防治应以佛山、广州等珠江三角洲城市及粤西为主, 重点控制春夏季高污染企业生产强度及颗粒物排放。      

北京地区大气气溶胶光学特性监测研究

该文依据气溶胶光学厚度测量原理,利用CE318太阳光度计,于2000年7月～2001年7月期间对北京地区大气气溶胶光学厚度进行观测试验,计算得到约50天的气溶胶光学厚度和Junge参数等大气光学特性数据,给出了北京地区气溶胶光学特性分布特征.计算统计得到北京城区晴空条件下的Junge参数为3 15、2001年3月份沙尘天气状况下急剧下降为2.28,而北京郊区顺义县的测量结果介于二者之间为2.65.分析表明,由试验获得的气溶胶光学特性数据对于分析和监测北京地区大气污染、改善北京地区空气质量具有一定的意义.     

VARIABILITY OF AEROSOL OPTICAL PROPERTIES OVER HEFEI DURING SEPTEMBER 1993 TO SEPTEMBER 1994

An 8-wavelength sun-photometer has been operated at Hefei (31.31°N, 117.17°E) to monitoroptical properties of atmospheric aerosols. Altogether 133 solar spectral extinction data were ob-tained on clear days during the period from September 1993 through September 1994, In this pa-per, the feature of the sun-photometer is briefly described. A relative aureole method is intro-duced. which can be used to monitor temporal evolution of aerosol loading during the sun-pho-tometer calibration period. Temporal variabilities of spectral aerosol optical depths and Angstromturbidity parameters are presented. Relation of these variabilities with synoptic and local meteoro-logical conditions are analyzed and discussed, From measured spectral aerosol optical depths undersome representative atmospheric conditions, columnar aerosol size distributions have been retrievedby a linearly constrained inversion method. These typical columnar aerosol size distributions are al-so presented and discussed.     

中国大气有效辐射的气候计算及其分布

应用１９７９年５－８月季风试验期间印度８个陆地辐射探空站资料，通过多种方案试验，得出适用于各种云量条件下各等压面大气有效辐射的气候计算式，并计算和讨论了全国１０４站５００ｈＰａ大气有效辐射的时空分布特征。     

MODIS卫星遥感北京地区气溶胶光学厚度及与地面光度计遥感的对比

介绍MODIS卫星遥感气溶胶的方法,利用北京大学地面多波段太阳光度计的观测进行了对比,二者的相关性比较好.给出了描述北京地区气溶胶光学厚度分布的几幅图片.卫星遥感对于更好地研究空气污染提供了一种新手段,卫星遥感的气溶胶光学厚度弥补了地面观测空间覆盖不足的缺陷.卫星遥感的气溶胶资料不仅对全球和区域气候研究而且对城市污染分析提供了丰富的资料.     

关于中国大气气溶胶光学厚度的一个参数化模式

应用中国 1 6个气象台站探测的 1 990年太阳宽带直射辐射信息 ,反演得到了这些台站大气气溶胶光学厚度资料 ,发展了一个应用地面气象能见度和水汽压信息确定大气柱气溶胶光学厚度的参数化模式 ,它比 Elterman模式更适合中国的广大地区。研究还发现 ,比较 Elter-man气溶胶粒子浓度垂直分布模式 ,中国许多地方气溶胶粒子浓度垂直衰减较慢。     

VARIATION OF AEROSOL OPTICAL CHARACTERISTICS IN GUANGZHOU DURING SOUTH CHINA SEA SUMMER MONSOON EVENTS

Variations in Guangzhou’s aerosol optical characteristics and their possible causes are studied against the large-scale background of South China Sea summer monsoons(SCSSM) using aerosol data derived from Panyu Atmospheric Composition Watch Station in Guangzhou and the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research(USA). The data is reanalyzed to develop a composite analysis and perform physical diagnoses. Analysis of the results shows that aerosol extinction in Guangzhou first increases then decreases during the active period of a SCSSM, with variations in the stratification of the planetary boundary layer(PBL) and environmental winds playing important roles in affecting Guangzhou’s aerosol optical characteristics. Regional diabatic heating and anomalous cyclonic circulations excited by monsoon convection induce environmental wind anomalies that significantly modify the stratification of the PBL.     

SPATIAL AND TEMPORAL VARIATIONS OF EVAPORATION OVER SOUTH CHINA IN AUTUMN

The spatial and temporal variations of the instrument-based evaporation and actual evaporation in autumn during a 45-year period from 1960 to 2004 are studied using the observation data from 66 stations over South China. The results reveal that there are two main anomalous centers of the instrument-based evaporation in autumn in the central and northwestern parts of South China respectively. The instrument-based evaporation over the central part of South China in autumn experiences not only a decreasing trend but also a main interdecadal variation. The solar radiation is best correlated with the instrument-based evaporation among all affecting factors. For the actual evaporation, two main anomalous centers are located at the central and western parts of the South China respectively. The actual evaporation over the two regions illustrates an interannual variation. Among the affecting factors, precipitation is the most remarkable. The actual evaporation is usually 40 percent of the instrument-based one, and the overall rate has a slightly increasing trend from the southern part to the northern part of the South China in autumn.     

华南秋季蒸发量的时空演变特征

利用华南区域66个气象站点1960～2004年的观测数据分析了华南秋季蒸发皿蒸发量和实际蒸发量的时空变化.分析结果表明:华南中部和西北部是华南秋季蒸发皿蒸发量的两个主要气候变异中心区,华南中部秋季蒸发皿蒸发量具有以年代际变化为主的特征,并且在45年内总体上呈下降趋势.在影响蒸发皿蒸发量的因子中,太阳辐射与蒸发皿蒸发量的相关性最好,呈显著的正相关.对实际蒸发量而言,华南中部和西部偏西地区则是两个主要的变异中心,两区域的秋季实际蒸发量具有以年际变化为主的特征,降水对华南秋季实际蒸发量的影响最为显著,华南秋季实际蒸发量一般都在蒸发皿蒸发量的40%左右,并且比值总体上呈现微弱的由南向北递增趋势.     

气溶胶辐射特性的观测研究

利用一个简化的辐射平衡模式,讨论了气溶胶直接辐射强迫和气溶胶辐射特性以及与地面反射率之间的关系。模式分析表明,增加气溶胶层以后,地气系统对太阳辐射的反射率可能增大,也可能减少,取决于气溶胶的单散射反射率~ω0、不对称度因子g与地面反射率αg之间的配置,但与气溶胶光学厚度δ没有直接的关系。气溶胶光学厚度值仅和反射率变化的幅度成正比。从辐射平衡模式的结果可知,为了定量地研究气溶胶直接辐射强迫作用,需要有系统的有关气溶胶辐射特性的观测资料。从地面和空间对中国地区气溶胶的辐射特性开展了观测研究,包括从地面用太阳光度计测量气溶胶的光学厚度、用浊度计测量气溶胶的散射系数、黑碳仪测量气溶胶的吸收系数,并且利用MODIS资料反演气溶胶的光学厚度。地面太阳光度计观测的气溶胶光学厚度用于检验卫星遥感的气溶胶光学厚度值,对中国东部地区,遥感的结果是可以接受的,主要是由于这一地区存在较低的地表反射率;但对中国北方植被条件不很好的地区,在遥感反演时对地面反射率的估计可能偏低,如做适当的修改还有可能提高遥感反演的精度。从地面直接测量气溶胶的散射系数和吸收系数算出的气溶胶单散射反射率在0.8左右,需要有更多的观测,以便进一步查清这一问题。     

矿尘气溶胶短波辐射效应的初步研究

在辐射传输模式CRM中引入粒径为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μm的5段矿尘气溶胶粒子,模拟计算气溶胶对短波辐射通量的影响.计算结果表明:气溶胶引起晴空短波净辐射通量减少;在分布有气溶胶的层内,粒子半径增大、光学厚度增大都会使短波净辐射通量减少;在气溶胶层以上,辐射通量的变化与具体的粒子半径有关.     

STUDYING THE SKY RADIANCE AND DEGREE OF POLARIZATION AND SOUNDING THE OPTICAL CHARACTERISTICS OF ATMOSPHERIC AEROSOL

The sky radiance and degree of polarization with multiple scattering process considered were calculated inthis paper by solving vector form radiative transfer equation iteratively. Numerical experiment for simultaneouslyretriving the size distribution (SD) and the complex refractive index (CRI) of aerosol particle was conductedwith the degree of polarization of skylight (DPS) and the library method used. It is shown from the resultsthat the real part of CRI is always sensitive to DPS. But situation is somewhat complicated for the imaginarypart of CRI. Therefore, it is expected that the real part of CRI can be retrieved from DPS and its imaginarypart should be retrieved as the particle is large in size. In this paper, seven sets of DPS measurements on 6 January,1990 in Beijing were given and the optical characteristics of aerosol were retrieved.     

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。     

黑河实验地区大气浑浊度的初步分析

本文利用１９９１年黑河实验观测期内ＭＳ－１２０型太阳光度表的观测资料，计算分析了该地区临泽，张掖和沙漠三个观测站的大气浑浊度，进而对该地区大气浑浊度的日变化、月际变化，出现频数分布等特征及其影响因子进行了讨论。