發(fā)布時(shí)間：2020-05-26 17:28

【摘要】：氣溶膠單次散射反照率(SSA)是氣溶膠的散射系數(shù)與總消光系數(shù)的比值,表征氣溶膠吸收特性,很大程度上決定了氣溶膠輻射強(qiáng)迫的正負(fù),對準(zhǔn)確評估氣候變化中的氣溶膠輻射強(qiáng)迫具有重要意義。本文采用了地面太陽分光光度計(jì)網(wǎng)絡(luò)(AERONET)和中國地區(qū)太陽分光觀測網(wǎng)(CSHNET)以及衛(wèi)星OMI數(shù)據(jù),進(jìn)行了較為系統(tǒng)和全面的分析SSA的變化特征,包括年際變化、季節(jié)變化和長期趨勢分析以及中國地區(qū)的時(shí)空變化等,并對地基數(shù)據(jù)和衛(wèi)星資料獲得的SSA數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。因?yàn)镾SA無論是地基數(shù)據(jù)還是衛(wèi)星數(shù)據(jù)都是反演計(jì)算所得,因此不存在真值,所以一致性檢驗(yàn)只是不同方法對于同一物理量計(jì)算結(jié)果的比較。得到如下結(jié)論:(一)本文采用AERONET在中國北方典型地區(qū)(北京、香河、興隆和蘭州)的440,676,870和1020nm四個波段的SSA,并將2001年-2016劃分為三個階段:2001-2007年奧運(yùn)前,2008-2012年奧運(yùn)后,2013-2016年國十條頒布后。進(jìn)而分析討論不同時(shí)段4個站SSA與波長的變化關(guān)系。研究表明:北京和香河地區(qū),在各時(shí)段均顯示出SSA的值是隨著波長先增長后下降,在676nm處達(dá)到最大值,說明北京及周邊地區(qū)氣溶膠成分較為復(fù)雜,含有大量的黑炭(BC)和棕炭(BrC);在興隆地區(qū),在奧運(yùn)后和國十條頒布后都呈現(xiàn)出SSA隨波長的增長變化不明顯,說明興隆地區(qū)含有較少的吸收性氣溶膠;蘭州在奧運(yùn)前后都是SSA隨著波長的增長緩慢增長,說明蘭州氣溶膠中含有大粒徑(如微塵、沙塵和礦塵等)的吸收性氣溶膠。但是四個站點(diǎn)SSA隨波長的變化呈現(xiàn)出一定的季節(jié)性差異,北京和香河四季變化與年際變化相似,但是興隆和蘭州都在奧運(yùn)前后的冬季出現(xiàn)SSA在440-676nm波段呈上升趨勢,在676nm-1020nm波短呈下降趨勢,說明中國北方冬季供暖產(chǎn)生了大量的BC和BrC通過輸送到達(dá)興隆和蘭州受當(dāng)?shù)毓┡�的影�?使得興隆和蘭州冬季氣溶膠中含有的吸收性氣溶膠種類發(fā)生改變。此外,通過SSA的年際差異和季節(jié)差異可以看出,北京和香河地區(qū)的SSA是逐年增加而興隆和蘭州的變化相對較小,且表現(xiàn)出秋冬季低,春夏季高的季節(jié)特征。(二)本文根據(jù)2004年10月至2016年12月地基AERONET和OMI衛(wèi)星數(shù)據(jù),分析了中國北方典型地區(qū)(北京、香河、興隆和蘭州郊區(qū))SSA的變化趨勢以及兩組數(shù)據(jù)的一致性。四個站AERONET(440nm)和OMI(388nm)的SSA年均值分別為:北京0.89±0.04和0.90±0.04;香河0.89±0.04和0.91±0.04;興隆0.92±0.04和0.91±0.04;蘭州0.91±0.04和0.90±0.04。四個站點(diǎn)SSA季節(jié)變化一致,夏季高冬季低。SSA年際變化趨勢分析時(shí),因有效數(shù)據(jù)較少且為非正態(tài)分布,用月中位數(shù)代替月均值,同時(shí)需對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和去季節(jié)變化,結(jié)果顯示北京和香河均有地基和衛(wèi)星有效數(shù)據(jù)時(shí)間尺度不同的情況,而興隆OMI和蘭州AERONET滿足趨勢分析要求。在研究期間,四站SSA均呈上升趨勢,說明近年來中國北方氣溶膠的吸收性減弱,散射特性增強(qiáng),尤其北京四季地基和衛(wèi)星數(shù)據(jù)均呈上升趨勢,但香河秋冬吸收性增強(qiáng)。(三),對AERONET和OMI兩種反演算法得到的SSA一致性進(jìn)行分析。香河結(jié)果差異較大,僅30%的數(shù)據(jù)在誤差±0.03的范圍內(nèi),55%在±0.05的范圍內(nèi);北京分別為46%(±0.03)和68%(±0.05),興隆分別為50%(±0.03)和76%(±0.05),蘭州數(shù)據(jù)一致性較好,分別為51%(±0.03)和86%(±0.05),總體來說是受人為活動影響比較明顯的地區(qū),數(shù)據(jù)一致性較差。同時(shí),本文還使用了CSHNET和OMI的2004-2011年11個站點(diǎn)(北京、香河、沈陽、封丘、蘭州、沙坡頭、膠州灣、山海、西雙版納、桃源、鹽亭)的500nm的SSA進(jìn)行比對。結(jié)果顯示:西北地區(qū)和西南地區(qū)的一致性較差,有33%-50%的數(shù)據(jù)落在±0.03范圍內(nèi),有48%-70%的數(shù)據(jù)落在±0.05范圍內(nèi);東北地區(qū)和華東地區(qū)的數(shù)據(jù)一致性較好,分別有58%-65%(±0.03)和84%-94%(±0.05);其余站點(diǎn)為43%-58%(±0.03)和78%-86%(±0.05)。11個站點(diǎn)共585對數(shù)據(jù),有53%的滿足誤差小于±0.03,78%的滿足誤差小于±0.05.另外研究結(jié)果還表明;當(dāng)OMI的UV-AI指數(shù)在0.8-1.2間,OMI和CSHNET反演所得SSA的誤差最小;當(dāng)CSHNET測量AOD值越大,SSA的一致性越好,誤差會從0.05縮小至0.03。本文研究表明OMI在中國地區(qū)具有普適性,所以使用OMI 500nm和388nm在2005-2017年間的SSA數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空分布特征研究,結(jié)果表明:東北地區(qū)、華東地區(qū)、華南地區(qū)和川渝地區(qū)是中國的SSA高值區(qū);其次是華中地區(qū)和華北地區(qū)SSA;西北地和西南地區(qū)位于SSA的低值區(qū)。因衛(wèi)星資料OMI在2007年中期出現(xiàn)行異常,導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)缺失,從而使得數(shù)據(jù)的代表性缺失,在年際變化中與單站點(diǎn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在些差異。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X513;X87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2682178