發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 09:51

【摘要】： 大氣氣溶膠通過(guò)直接效應(yīng)、間接效應(yīng)和半直接效應(yīng)對(duì)區(qū)域和全球氣候變化產(chǎn)生顯著的影響,研究氣溶膠輻射效應(yīng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,但也存在很大的不確定性,特別是沙塵氣溶膠。在中國(guó)西北半干旱地區(qū),由于特殊的地表下墊面特征,長(zhǎng)期連續(xù)的氣溶膠觀測(cè)在氣溶膠對(duì)氣候變化的影響的研究中起支撐作用的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 本文利用蘭州大學(xué)半干旱氣候與環(huán)境觀測(cè)站微脈沖激光雷達(dá)CE370-2和偏振激光雷達(dá)L2S-SMⅡ觀測(cè)資料,分析蘭州地區(qū)氣溶膠的垂直分布和時(shí)間演變特征。然后利用渾濁度儀、黑碳儀、PM10監(jiān)測(cè)儀等地面觀測(cè)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(tái),對(duì)一次沙塵過(guò)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(jìn)行了數(shù)值模擬。觀測(cè)分析得到一些有價(jià)值的結(jié)果,可為氣溶膠輻射效應(yīng)數(shù)值模擬提供參考,有助于改進(jìn)大氣數(shù)值模式輻射參數(shù)化方案,具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。主要結(jié)論如下： (1)分析2005—2008年CE370-2觀測(cè)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(duì)較大,且冬春AOD比夏秋的偏大,其主要由大氣擴(kuò)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(gè)例分析表明：沙塵氣溶膠層內(nèi),相對(duì)濕度和消光系數(shù)的變化趨勢(shì)比較一致；沙塵過(guò)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(guān)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(guān)系數(shù)分別為0.98、0.94和0.96。 (3)分析L2S-SMⅡ觀測(cè)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(cè)資料,分析了蘭州地區(qū)黑碳?xì)馊苣z的變化特征�？傮w而言,黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度呈雙峰型日變化。夏秋和冬春上午的峰值時(shí)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(zhì)量濃度變化趨勢(shì)基本一致,且370nm的最大,950nm最小。月平均黑碳質(zhì)量濃度呈U型分布,黑碳質(zhì)量濃度自1月減小,3月和4月基本相當(dāng),于5月達(dá)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(dá)到最大值。蘭州地區(qū)冬春黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度明顯較夏秋偏大。黑碳?xì)馊苣z吸收系數(shù)的變化特征和黑碳質(zhì)量濃度的比較一致。 (5)利用2009年8—11月AE-31和MAAP5012觀測(cè)資料,比較分析了兩種黑碳儀的觀測(cè)結(jié)果。AE-31 MAAP5012_135和MAAP5012_136觀測(cè)結(jié)果具有較好的線性相關(guān)性。MAAP5012_135和MAAP_136觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.96, MAAP5012_135和AE-31觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.91, MAAP5012_136和AE-31觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.92。 (6)利用2008年中美沙塵暴聯(lián)合觀測(cè)實(shí)驗(yàn)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(tái)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(yīng)。 沙塵過(guò)程盛行偏西風(fēng),局部地區(qū)偏北風(fēng),沙塵初期模擬區(qū)域北部地區(qū)存在上升運(yùn)動(dòng),隨著沙塵過(guò)程的發(fā)展下沉運(yùn)動(dòng)逐漸占據(jù)主導(dǎo)。 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(shì)較高處,谷地的位溫相對(duì)較小。谷地的相對(duì)濕度較高地勢(shì)處的偏大。 沙塵氣溶膠的輻射效應(yīng)在日間表現(xiàn)為增溫效應(yīng)且使風(fēng)速增大,增溫幅度平均約為0.39-C,風(fēng)速增幅約為0.57m／s；夜間,lkm以下表現(xiàn)為冷卻效應(yīng)并使風(fēng)速減小,溫度平均減小約為0.4-C,風(fēng)速平均減小約0.56m／s,1km以上為增溫效應(yīng)并使風(fēng)速增大,溫度增幅平均約為0.35℃,風(fēng)速增幅約為0.47m／s。
【圖文】：

叁章_激光雷達(dá)觀測(cè)研究蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性AOD分析觀測(cè)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(cè)期間AOD頻數(shù)分布圖3一3為觀測(cè)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(cè)站觀測(cè)，其余時(shí)間均在蘭州城市觀測(cè)站。與圖3一1相對(duì)應(yīng)，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(dá)1.2左右。AOD在0.3附近分布較多。SACOL榆中綜合觀測(cè)站位于蘭州遠(yuǎn)郊地區(qū)，由圖可知蘭州遠(yuǎn)郊的AOD明顯比蘭州市區(qū)偏小

叁章_激光雷達(dá)觀測(cè)研究蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性AOD分析觀測(cè)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(cè)期間AOD頻數(shù)分布圖3一3為觀測(cè)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(cè)站觀測(cè)，其余時(shí)間均在蘭州城市觀測(cè)站。與圖3一1相對(duì)應(yīng)，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(dá)1.2左右。AOD在0.3附近分布較多。SACOL榆中綜合觀測(cè)站位于蘭州遠(yuǎn)郊地區(qū)，由圖可知蘭州遠(yuǎn)郊的AOD明顯比蘭州市區(qū)偏小
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X831

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)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(dá)在大氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J];激光雜志;2013年01期

相關(guān)博士學(xué)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(xué)特性的反演與分析[D];蘭州大學(xué);2012年

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

本文編號(hào)：2604286