泰山地区夏季大气气溶胶光学特性观测分析

论文总字数：18619字

目 录

摘要 3

Abstract 4

1.引言 5

2.方法 6

2.1 观测地点 6

2.2观测仪器和数据质量控制 7

2.2.1 TSI3563 7

2.2.3 数据处理 9

3.结果与讨论 9

3.1泰山地区夏季气溶胶光学特性总体变化 9

3.2泰山地区夏季气溶胶光学特性日变化 13

3.3泰山地区夏季气象要素及PBL（边界层） 16

4.结论 18

5.不足与展望 19

参考文献 20

致谢 21

泰山地区夏季气溶胶光学特性观测分析

林昊雄

，China

Abstract：The study analyses the mean state,changes and their cause of aerosol optical properties at Mt.Tai in summertime using the data,which including scattering coefficient,absorbing coefficient,which was measured from May to June in 2017 at Mt Tai(36°16’N,117°6’E，1534m a.s.l),and gets many meaningful results.The data measured in this study are as follow: scattering coefficient is 40.1, absorbing coefficient is 16.3, SSA is 0.7.As a whole,the concentration of aerosol at Mt Tai is very low and the atmosphere is very clean.Scattering effect is the dominant compoment of extinction effect.Generally speaking, Scattering efficient and absorbing efficient vary drastically and share a similar changing trend,and close connection exists between their maximum point and wind direction.The daily changes of scattering coefficient and absorbing coefficient,which is in high level in daytime and in low level in nighttime, tend to be obvious and similar to each other.The daily changes of meteorological factors and PBL and the important reason why scattering coefficient and absorbing efficient of aerosol change daily.

Key words：Mt. Tai,aerosol ,scattering coefficient,absorbing coefficient,SSA

1.引言

大气气溶胶是悬浮在空气中的固态或液态的颗粒物，其粒径大小从几纳米到几十微米不等，能够降低大气能见度，对人类健康造成影响^[1]。气溶胶有众多来源，可分为一次气溶胶和二次气溶胶。一次气溶胶是指被直接排放到大气中的气溶胶，有土壤岩石风化、火山爆发产生的尘埃、海沫破裂干涸成核等自然气溶胶源，也有工业粉尘、化石燃料燃烧及生活排放产生的人为气溶胶源；二次气溶胶是指由于自然或人类活动排放到大气中的污染气体，经过气-粒转化得来，例如二氧化硫经光化学氧化作用，在高温下能生成硫酸盐溶液微滴，微滴蒸发后成为硫酸盐质点；一氧化氮和二氧化氮也往往溶于水生成亚硝酸和硝酸，并进而与海盐质点反应生成硝酸盐颗粒。城市大气中，爱根核和大粒子的浓度大，说明了由污染气体转化形成的粒子是城市大气气溶胶的一个重要来源^[2]。

一般说来，大气气溶胶对于气候的影响有二：一是直接影响太阳辐射，通过散射和吸收太阳辐射直接影响地气系统辐射收支，称为气溶胶的直接气候效应，二是气溶胶通过改变云的微物理和辐射性质以及云的寿命，间接地影响地气系统能量平衡，称为气溶胶的间接气候效应^[3]。

值得注意的是，根据第一类影响的不同具体作用，可将气溶胶分为光散射性气溶胶和光吸收性气溶胶。光散射性气溶胶，如硫酸盐和硝酸盐气溶胶等，通过散射太阳辐射，减少了进入地球的短波辐射，使大气变冷；光吸收性气溶胶，主要为含碳气溶胶，吸收辐射热量，加热大气，进而使得大气相对湿度减小，云覆盖率减少。同时大气的增温改变了近地面大气的垂直温度分布，使得低层大气不稳定度降低，进而抑制边界层的湍流和对流的发生发展，使得水汽的垂直输送减弱，有可能会影响降水，最终对局地气候造成了显著的影响^[4]。

上述两种影响对于全球和区域气候有重要意义。根据Wendisch等人^[5]的定义，辐射强迫是大气中由于某一成分的改变而造成的对流层顶净辐射通量变化，据估计，由人为因素产生的气溶胶造成的直接辐射强迫在-0.9到-0.1之间^[6]。即对全球造成冷却效应，人为因素产生的气溶胶自工业革命以来大幅增加，其冷却效应在一定程度上抵消了温室效应加剧带来的全球增温。

然而，尽管人们已经能够一定程度上确定气溶胶的光学性质，如散射系数、吸收系数、Ångström指数等，但对其仍缺乏全面深刻的认识，因此气溶胶光学特性导致的辐射强迫迄今仍有较大的不确定性。这些不确定性主要表现在两个方面：一是颗粒物在时间和空间分布上并非均匀，二是气溶胶辐射强迫效应和颗粒物的物化性质之间存在的相互作用非常复杂。对于第一点而言，气溶胶光学特性和直接辐射强迫由下列参数决定：颗粒物谱分布、成分、吸湿性、折射指数和混合状态，不同气溶胶模式对这些参数以及其变化千差万别，这就造成了气溶胶光学厚度和直接强迫辐射上很大程度的不确定性。此外，气溶胶的混合状态、吸湿性增长因子等，使得这种不确定性进一步加强了。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：18619字