發(fā)布時間：2020-03-28 09:51

【摘要】： 大氣氣溶膠通過直接效應、間接效應和半直接效應對區(qū)域和全球氣候變化產生顯著的影響,研究氣溶膠輻射效應具有重要的現(xiàn)實意義,但也存在很大的不確定性,特別是沙塵氣溶膠。在中國西北半干旱地區(qū),由于特殊的地表下墊面特征,長期連續(xù)的氣溶膠觀測在氣溶膠對氣候變化的影響的研究中起支撐作用的一個關鍵環(huán)節(jié)。 本文利用蘭州大學半干旱氣候與環(huán)境觀測站微脈沖激光雷達CE370-2和偏振激光雷達L2S-SMⅡ觀測資料,分析蘭州地區(qū)氣溶膠的垂直分布和時間演變特征。然后利用渾濁度儀、黑碳儀、PM10監(jiān)測儀等地面觀測資料研究了氣溶膠散射系數(shù)、吸收系數(shù)和單次散射反照率等的變化特征。最后利用WRF+ABL+ LOWTRAN7數(shù)值模擬平臺,對一次沙塵過程下蘭州地區(qū)大氣邊界層特征和沙塵氣溶膠的輻射特性進行了數(shù)值模擬。觀測分析得到一些有價值的結果,可為氣溶膠輻射效應數(shù)值模擬提供參考,有助于改進大氣數(shù)值模式輻射參數(shù)化方案,具有重要的科學意義和應用價值。主要結論如下： (1)分析2005—2008年CE370-2觀測資料,可知蘭州地區(qū)11月和12月AOD最大,3月和4月的相對較大,且冬春AOD比夏秋的偏大,其主要由大氣擴散條件和污染排放等因素決定。蘭州地區(qū)AOD頻數(shù)最大位于0.3。氣溶膠集中分布在2km以下,且氣溶膠消光系數(shù)隨高度遞減。 (2)蘭州地區(qū)沙塵氣溶膠總體而言集中分布于2km以下,沙塵氣溶膠消光系數(shù)隨高度遞減。個例分析表明：沙塵氣溶膠層內,相對濕度和消光系數(shù)的變化趨勢比較一致；沙塵過程中PM10濃度、氣溶膠散射系數(shù)和消光系數(shù)間具有較好的線性相關性,PM10濃度和散射系數(shù)、PM10濃度和消光系數(shù)、消光系數(shù)和散射系數(shù)間的相關系數(shù)分別為0.98、0.94和0.96。 (3)分析L2S-SMⅡ觀測資料表明：云、冰晶和沙塵粒子的退偏振率較大,人為源氣溶膠粒子的退偏振率較�。粴馊苣z粒子的退偏振率一般小于0.25,云和冰晶粒子的則為0.3左右。 (4)利用2009年黑碳儀AE-31觀測資料,分析了蘭州地區(qū)黑碳氣溶膠的變化特征�？傮w而言,黑碳氣溶膠質量濃度呈雙峰型日變化。夏秋和冬春上午的峰值時間略有差別,分別位于08：00和12：00,夜間均位于22：00,且谷值都位于16：00。七波段黑碳質量濃度變化趨勢基本一致,且370nm的最大,950nm最小。月平均黑碳質量濃度呈U型分布,黑碳質量濃度自1月減小,3月和4月基本相當,于5月達到最小值,之后緩慢增大,6—8月和5月的差不多,9—12月急劇增大,最后于12月達到最大值。蘭州地區(qū)冬春黑碳氣溶膠質量濃度明顯較夏秋偏大。黑碳氣溶膠吸收系數(shù)的變化特征和黑碳質量濃度的比較一致。 (5)利用2009年8—11月AE-31和MAAP5012觀測資料,比較分析了兩種黑碳儀的觀測結果。AE-31 MAAP5012_135和MAAP5012_136觀測結果具有較好的線性相關性。MAAP5012_135和MAAP_136觀測結果的相關系數(shù)可達0.96, MAAP5012_135和AE-31觀測結果的相關系數(shù)為0.91, MAAP5012_136和AE-31觀測結果的相關系數(shù)為0.92。 (6)利用2008年中美沙塵暴聯(lián)合觀測實驗數(shù)據(jù),分析了蘭州和張掖地區(qū)SSA分布特征。蘭州地區(qū)450和550nm的SSA頻數(shù)分布較一致且最大值位于0.7,700nm則位于0.5。張掖地區(qū)三波段SSA頻數(shù)分布相似,頻數(shù)最大位于0.8。 (7)利用WRF+ABL+LOWTRAN7數(shù)值模擬平臺模擬分析了2007年3月27日—3月29日沙塵條件下蘭州地區(qū)大氣邊界層特征和沙塵氣溶膠輻射效應。 沙塵過程盛行偏西風,局部地區(qū)偏北風,沙塵初期模擬區(qū)域北部地區(qū)存在上升運動,隨著沙塵過程的發(fā)展下沉運動逐漸占據(jù)主導。 位溫的空間分布和地形分布比較接近,位溫高值區(qū)位于地勢較高處,谷地的位溫相對較小。谷地的相對濕度較高地勢處的偏大。 沙塵氣溶膠的輻射效應在日間表現(xiàn)為增溫效應且使風速增大,增溫幅度平均約為0.39-C,風速增幅約為0.57m／s；夜間,lkm以下表現(xiàn)為冷卻效應并使風速減小,溫度平均減小約為0.4-C,風速平均減小約0.56m／s,1km以上為增溫效應并使風速增大,溫度增幅平均約為0.35℃,風速增幅約為0.47m／s。
【圖文】：

叁章_激光雷達觀測研究蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性AOD分析觀測期間AOD的頻數(shù)分布(見圖3一2)可知，AOD在0.3左右頻數(shù)最大，總體上反映了蘭州地區(qū)大氣污染的平均狀況。盞uo。nob﨎﨑圖3一1蘭州地區(qū)AOD月平均值圖3一2觀測期間AOD頻數(shù)分布圖3一3為觀測期間日平均AOD的逐日變化，，其中2006年12月至2007年4月在SACOL榆中綜合觀測站觀測，其余時間均在蘭州城市觀測站。與圖3一1相對應，圖3一3也反映了蘭州地區(qū)冬春季的AOD比夏秋季的明顯偏大，最大可達1.2左右。AOD在0.3附近分布較多。SACOL榆中綜合觀測站位于蘭州遠郊地區(qū)，由圖可知蘭州遠郊的AOD明顯比蘭州市區(qū)偏小

叁章_激光雷達觀測研究蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性AOD分析觀測期間AOD的頻數(shù)分布(見圖3一2)可知，AOD在0.3左右頻數(shù)最大，總體上反映了蘭州地區(qū)大氣污染的平均狀況。盞uo。nob﨎﨑圖3一1蘭州地區(qū)AOD月平均值圖3一2觀測期間AOD頻數(shù)分布圖3一3為觀測期間日平均AOD的逐日變化，其中2006年12月至2007年4月在SACOL榆中綜合觀測站觀測，其余時間均在蘭州城市觀測站。與圖3一1相對應，圖3一3也反映了蘭州地區(qū)冬春季的AOD比夏秋季的明顯偏大，最大可達1.2左右。AOD在0.3附近分布較多。SACOL榆中綜合觀測站位于蘭州遠郊地區(qū)，由圖可知蘭州遠郊的AOD明顯比蘭州市區(qū)偏小
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X831

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 翟崇治;周乾;余家燕;李禮;;偏振米散射激光雷達在大氣監(jiān)測中的應用[J];激光雜志;2013年01期

相關博士學位論文 前2條

1 李霞;西北半干旱區(qū)大氣可降水量和氣溶膠光學特性的反演與分析[D];蘭州大學;2012年

2 周碧;黃土高原半干旱區(qū)氣溶膠輻射特性觀測研究[D];蘭州大學;2012年

本文編號：2604286