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。     

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。     

喀什地区沙尘天气过程分析

利用喀什地区11个气象观测站1961～2003年地面观测气表-1资料,统计分析了局地性沙尘天气过程和区域性沙尘天气过程.普查33年历史天气图,对强区域性沙尘天气过程进行了500hPa环流形势分型.沙尘成因分析表明南疆西部沙尘天气大多与冷空气活动有关,最后给出其预报着眼点.     

基于文献记录的敦煌地区历史时期沙尘天气序列重建

采用历史文献和现代观测资料结合的方法,根据河西走廊沙尘传输路径上不同地区沙尘暴发生的强度和概率关系,获取了143条记录、83个年代数据,初步建立了敦煌地区过去两千年的沙尘天气活动强度序列,并与邻近地区的树轮、冰芯等气候代用指标研究结果进行对比,分析了历史时期沙尘天气的时空分布与气候条件变化的关系。结果显示：敦煌地区沙尘天气强烈且频发时期主要在280—351年、1440—1550年、1720—1840年、1900—1952年等4个阶段,与周围地区自然代用证据所反映的沙尘高发时期基本对应,且大致对应于干旱、寒冷时段。在公元2世纪以前、7—14世纪、16—17世纪反映沙尘天气的文献记录较为缺失,但史料文献数据仍有广泛的挖掘空间。为填补这些空白时段的资料,应深入开展现有历史记录的定年工作,并加强国内外合作,进一步挖掘海外流失文献的价值,这将为敦煌和整个西北地区历史时期气候环境的研究提供更充分的数据支撑。     

撒哈拉地区沙尘气溶胶南北空间型分布特征及其成因

本次研究利用MODIS、CALIPSO等卫星观测资料以及MERRA-2再分析资料分析了2007–2017年撒哈拉地区气溶胶光学厚度的空间分布特征。结果表明,撒哈拉地区气溶胶光学厚度的空间分布具有明显的季节变化,夏季沙尘气溶胶光学厚度高值区位于撒哈拉北部地区,高达0.6以上;而冬季沙尘气溶胶光学厚度高值区位于撒哈拉南部地区,最大值约为0.5。此外,撒哈拉地区在不同季节的主要气溶胶类型均为沙尘,但在撒哈拉南部地区沙尘气溶胶光学厚度对总气溶胶光学厚度的贡献有明显的季节性差异。基于CALIPSO体积退偏比的研究结果表明,在撒哈拉南部地区,夏季人为气溶胶占比大,气溶胶粒子趋于球形,冬季气溶胶粒子的退偏比则明显高于夏季,粒子非球形程度更高。夏季撒哈拉北部地区位于脊前槽后的位置,以南地区近地面主要为偏西风,携带了大量水汽的气流由大西洋吹向撒哈拉地区,使撒哈拉南部地区进入雨季,增强了沙尘气溶胶的沉降,因此夏季撒哈拉地区沙尘气溶胶光学厚度分布北高南低;冬季高压控制着撒哈拉北部地区,撒哈拉南部地区近地面盛行偏东风,且冬季温度偏低,容易形成逆温,不利于沙尘气溶胶和局地污染物扩散,导致沙尘气溶胶光学厚度南高北...     

春季中国东部气溶胶化学组成及其分布的模拟研究

本文利用区域空气质量模式RAQMS（Regional Air Quality Model System）,对2009年春季中国东部气溶胶主要化学成分及其分布进行了模拟研究。与泰山站观测资料的对比结果显示,模式能比较合理地反映气溶胶浓度的逐日变化特征。整体上,模式对无机盐气溶胶的模拟好,分别高估和低估黑碳和有机碳气溶胶浓度,其原因与排放源、二次有机气溶胶化学机制和模式分辨率的不确定性有关。模拟结果显示,春季气溶胶浓度高值主要集中于华北、四川东部、长江中下游等地区。受东南亚生物质燃烧和大气输送的影响,中国的云南和广西等地区有机碳浓度高于中国其他地区。中国西北部沙尘浓度较高,而且向东输送并影响到中国东部和南方部分地区。中国东部的华北、四川东部、长江中下游等地PM_2.5（空气动力学直径在2.5微米以下的颗粒物）污染严重,4月平均PM_2.5浓度超过了我国日平均PM_2.5浓度限值。中国东部泰山站的观测和模拟结果都显示近地面硝酸盐浓度超过硫酸盐,中国北部对流层中硝酸盐的柱含量也大于硫酸盐,而在中国南部则相反,这一方面与春季中国云量 南多北少的分布特征以及云内液相化学反应有关,另一方面也与南北温差对气溶胶形成的影响有关。就整个中国东部而言,虽然硫酸盐的柱含量（46 Gg）仍大于硝酸盐（42 Gg）,但比较接近,反映出我国氮氧化物排放迅速增加的趋势。春季中国地区对流层中PM₁₀（空气动力学直径在10微米以下的颗粒物）及其化学成分柱含量分别为:990.8 Gg（PM₁₀）,52.6 Gg（硫酸盐）,48.2 Gg（硝酸盐）,32.1 Gg（铵盐）,22.9 Gg（黑碳）和74.1 Gg（有机碳）,有机碳（OC）中一次有机碳（POC）和二次有机碳（SOC）分别占60%和40%,中国东部PM₁₀中人为气溶胶和沙尘分别占30%和70%,反映了春季沙尘对我国大气气溶胶的重要贡献。     

中国北方地区尘卷风时空分布的数值模拟

尘卷风是沙尘气溶胶的重要来源,它可能对全球和区域环境、气候有重要的影响.为了获得尘卷风起沙量的时空特征,通过利用尘卷风起沙参数化方案并将其耦合到WRF(Weather re-search and forecasting model)模式中,模拟了中国北方尘卷风的日月时空变化特征.结果表明:(1)在10:00—14:00...     

京津风沙源区沙尘天气与风力、降水的时空相关性

京津风沙源区12个气象站点2000—2007年间沙尘天气及相关气象资料分析表明,该区沙尘天气时空变化很大程度取决于大风和降水的时空配合关系,其中大风和降水综合作用与沙尘天气的空间相关性（R2=0.960）、月际变化相关性（R2=0.995）尤为显著,年际变化相关性则由于京津风沙源治理工程对区内植被盖度的持续改善作用而受到影响,但相关系数仍较高（R2=0.864）。大风日数、降水量与沙尘天气日数之间显著的时空相关性表明,利用多因素统计方法获得的时空相关关系式对预测区内沙尘天气日数具有参考意义。     

1980—2009年中国大陆中东部气溶胶-云-辐射变化及其关系

基于中国大陆中东部484个气象站1980—2009年日照时数、总云量、能见度数据,按区域分析了地表太阳辐射长期变化特征及云量和气溶胶对辐射变化的可能影响,深入理解地表太阳辐射变化趋势成因。中国大陆中东部地区地表太阳辐射呈下降趋势（-0.7 Wm-2/10a）。从季节变化分析,下降趋势主要集中于夏季（-2.7 Wm-2/10a）;从区域分析,下降幅度最大的为华北地区（-3.9 Wm-2/10a）,该区云量不明显上升、能见度明显下降,且地表太阳辐射与云量低频部分相关系数（年代际变率）约-0.25,与气溶胶低频部分相关系数达-0.87,以此推测华北地区地表辐射的长期变化是气溶胶与总云量共同作用的结果。华南地区春季辐射上升（4.2 Wm-2/10a）则归因于总云量的下降（-2.1%/10a）。地表太阳辐射与总云量高频部分的相关系数（年际变率）达到-0.85以上,表明地表太阳辐射的年际短期变率主要贡献是来自于总云量的年际变化。     

基于沙尘气溶胶识别的中国北方地区MODIS云检测产品的改进研究

美国国家航空航天局(NASA)的MODIS业务云检测产品MOD35是其他大气产品和陆地产品反演的辅助数据,也是目前很多云检测研究的检验依据。为研究MODIS云检测业务产品MOD35的监测效果,分析了中国北方地区有沙尘暴天气的MOD35产品,发现产品易将沙尘气溶胶区域误判为云。为了区分沙尘和云,对中国北方地区白天4次沙尘过程数据进行散点图分析,并通过计算损失率得到沙尘气溶胶的11μm、12μm通道亮温差特征和11μm通道、3.7μm通道的亮温范围,改进了MODIS监测沙尘气溶胶的算法。应用此算法对MODIS云检测产品中的沙尘气溶胶污染进行判别,分析结果与国家气象卫星中心发布的沙尘监测一致。改进的算法能有效地监测出MOD35产品中误判为云的沙尘区域,结合MOD35自身的厚气溶胶标记,改进了云检测产品的效果。