气溶胶的辐射强迫作用研究进展

人类活动向大气中排放气溶胶,人为气溶胶增强了对太阳辐射吸收和散射直接改变地气系统的辐射平衡,又可以通过作为云凝结核或冰核改变云的微物理特性和停留时间、地表反照率等途径间接影响气候的辐射强迫。综合以往研究,文章主要总结了2种影响气候辐射强迫性质相反的黑碳气溶胶和硫酸盐气溶胶以及相对湿度和黑碳的混合状态对气溶胶辐射强迫效应的影响。完善对大气气溶胶,尤其是人类活动产生的气溶胶的气候强迫机制及对地气系统影响的认识。     

中国大气气溶胶粒谱分布研究进展

大气气溶胶粒子浓度和粒径分布受不同环境和气象条件制约,分析其分布特征对研究大气环境具有重要意义。该文综合论述了近20年来中国大气气溶胶的谱分布研究进展,重点讨论了背景大气气溶胶、城市型气溶胶、海洋型气溶胶和沙尘气溶胶谱分布特征及相应的对数正态分布谱分布函数参数值,介绍了气溶胶谱分布垂直分布特征,并简述了气溶胶谱分布对大气能见度、人体健康及其对新粒子形成的影响,为大气环境相关研究以及各种气候模式提供参考。     

大气气溶胶性质及其卫星遥感反演

论述了大气气溶胶的物理性质(含微物理性质)、化学性质及光学性质,特别是黑碳气溶胶的物理、化学和光学性质及其对气候强迫作用和对人居环境的影响,同时对光化学形成的二次气溶胶进行了简要介绍.指出一般气溶胶具有负气候强迫效应,而黑碳气溶胶具有较强的正气候强迫效应.在分析影响气溶胶性质的各种因素时发现,气溶胶性质除受外在环境因素影响外,也受内在的自身因素的相互影响.对卫星遥感气溶胶的原理及其在卫星遥感反演中气溶胶多种性质间复杂的相互关系进行了论述,并针对未来气溶胶的研究提出建议.      

大气气溶胶化学组成测定得出意外结果

大气气溶胶通过吸收和反射阳光后影响地球气候,它也通过为非均相反应提供表面影响大气气相化学,但是大气气溶胶化学组成的测定工作做得较少.最近在美国"科学"杂志发表[Science,282,1664(1998)]的28 000个以上的单个气溶胶颗粒化学组成的测定给出了一些令人惊讶的结果.     

人为排放气溶胶引起的辐射强迫研究

利用建立的大气气溶胶辐射强迫模式,对我国历年大气气溶胶(TSP和硫酸盐气溶胶)引起的直接辐射强迫进行了计算,并给出其全国分布。得到了一些有意义的结果:我国大气气溶胶引起的辐射强迫与我国能源,特别是燃煤的消耗量密切相关,随着消耗量的增加,大气气溶胶(TSP和硫酸盐气溶胶粒子)引起的辐射强迫也增加;指出在利用辐射模式讨论大气气溶胶引起的直接辐射强迫时,不能忽视扬尘和沙尘的作用;我国由于大气气溶胶引起的直接辐射强迫主要集中在工业比较发达的城市或地区,四川盆地由于其特殊的地理位置和气候条件,在该地区因大气气溶胶产生的辐射强迫始终比较大。      

杭州地区大气气溶胶中重金属含量特征研究

对2004年8月～2005年5月间在杭州城区采集的大气气溶胶样品进行了7种重金属元素组成、形态等方面的分析测定;总结了大气气溶胶中各金属元素浓度的季节变化、形态分配比例和影响因素。研究结果表明：杭州市大气气溶胶浓度较高,平均值0.264 mg/m^3。气溶胶质量浓度呈明显的季节变化;气溶胶中各重金属元素的含量水平由高到低依次为：Fe、Zn、Pb、Mn、Cu、Cr和Cd;杭州市大气气溶胶中各重金属元素含量的季节变化在人为源和天然源以及气候条件等综合作用下具有一定的规律性,总体而言,春秋季高于夏冬季;各元素的形态分配比例跟它们本身的环境地球化学性质密切相关,同时也会受到气象和人为因素的影响。     

中国大气气溶胶研究现状

随着大气环境的恶化,大气污染的研究越来越受到人们的关注。大气气溶胶在全球气候的变化中起着重要的作用,且主导了区域大气灰霾污染的形成,已成为目前大气污染研究的一个焦点。大气气溶胶的研究涉及大气科学的各个领域,具有很强的综合性。当前国内大气气溶胶的气候效应、理化特征及光学属性等研究已越来越成熟,但在系统区域性研究、来源分析等方面还需要更进一步的发展。开发更先进的研究方法和开展系统的研究工作是中国大气气溶胶研究工作的主要发展趋势。     

大气污染对降雨的抑制作用

大气中悬浮的亚微米级粒子与日益积累的温室气体一样，对全球气候有重要的影响。与温室效应相反，气溶胶的影响是导致全球降温。Rosenfeld于2000年提供的卫星监测数据证明，气溶胶污染对降雨有抑制作用。     

广州城市建筑对气溶胶扩散阻碍作用的遥感分析

应用遥感方法提取了广州城市上空的大气气溶胶分布信息和城市建筑容积率信息 ;从大气气溶胶与城市建筑容积率空间相关性和大气气溶胶与建筑容积率分级关系两个方面 ,分析了广州城市建筑对大气气溶胶扩散的阻碍作用 ,证明广州城市建筑容积率为 5 6是影响气溶胶扩散作用的阈值 .     

区域污染对本底地区气溶胶光学特性及辐射强迫影响的地基和卫星遥感观测研究

基于华北区域大气本底站(北京上甸子站)地面观测和卫星遥感监测数据,分析了2011年10月1~15日在天气系统和人为污染物排放的影响下3次华北平原地区污染输送事件对本底地区气溶胶质量浓度及其光学特性的显著影响.结果表明,受人为污染事件输送影响,上甸子站10月4~5日、7~9日及11~12日气溶胶浓度和反应性气体浓度显著增加,和10月1~3日背景条件相比,反应性气体NOx、CO体积浓度增加3~6倍,SO2体积浓度增加了10~20倍;PM2.5质量浓度10月9日达到200μg·m-3;污染期间500 nm日平均气溶胶光学厚度达到0.60~1.00,气溶胶单次散射反照率低于0.88,黑碳浓度增加4~8倍,表明此次污染事件气溶胶吸收很强,因气溶胶吸收作用导致大气吸收太阳辐射增加100~400 W·m-2,气溶胶吸收和散射导致地表入射太阳辐射下降100~300 W·m-2,地表入射太阳辐射减弱且大气加热增强将导致大气稳定度增加,这可能将显著影响云和降水过程,对区域天气和气候产生重要影响.     

大气气溶胶中碘形态研究进展

大气中的碘直接影响对流层中多种光化学反应并间接影响全球气候变化,因而碘的大气化学机制研究受到越来越多关注.气溶胶中的碘是其大气化学反应的最终产物,通过其赋存形态可以推测和了解碘的大气化学过程.大气碘化学理论一直认为IO3-是大气碘沉降中最主要的碘形态,但近年来的各地实测数据发现大气气溶胶中的碘形态大多以可溶性有机碘或I-为主.这种分歧说明目前的大气碘化学理论尚有待完善.本文详细介绍了近年来碘的大气化学以及气溶胶颗粒物中碘形态的研究进展.     

Industrial and wildfire aerosol pollution over world heritage Lake Baikal

Lake Baikal is the biggest reservoir of fresh water with unique flora and fauna; presently it is negatively affected by climate change, water warming, industrial emissions, shipping, touristic activities, and Siberian forest fires. The assessment of air pollution - related Baikal's ecosystem damage is an unsolved problem. Ship, based expedition exploring the Baikal atmospheric aerosol loading, was performed over the lake area in July 2018. We combine the aerosol near - water and vertical distributions over the Lake Baikal basin with meteorological observations and air mass transportation simulations. Lidar sounding of aerosol fields in the troposphere assesses the atmospheric background in the pristine areas and the pollution during fire-affected periods. Aerosol optical properties (scattering and spectral absorption) converted to the particle number size, black carbon (BC) mass, and Absorption Angstrom Exponent (AAE) provide the inside into aerosol characterization. Transport of industrial emissions from Krasnoyarsk and Irkutsk regions, and wildfire plumes from Republic of Yakutia relates the pollution sources to the increased concentrations of fine particle numbers, PM₁₀ and BC mass over Southern and Northern/Central Baikal, respectively. The highest PM₁₀ and BC are associated to the harbor and touristic areas of intensive shipping and residential biomass burning. Deposition estimates applied to aerosol data exhibit the pollution fluxes to water surface over the whole Baikal area. AAE marks the impact of coal combustion, residential biomass burning, and wildfires indicating the high pollution level of the Lake Baikal ecological system .     

The role of atmospheric aerosol composition in climate change

The chemical composition of atmospheric aerosols has been investigated. Contributions ofsulfate and soot in aerosols to the atmospheric extinction are studied. Discussions are made on the problems of aerosol emitted from volcano, forest fires in northern China, 1987 and oil field fires in Kuwait, 1991. It is indicated that the changes in concentration, particle size, and chemical composition of aerosol after those events could have impacts on the climate change either regionally or globally and that the impact of aerosol particles on climate change could compensate for some temperature increase caused by greenhouse gases and the increase of surface intensity of ultraviolet radiation due to ozone layer depletion.     

硫酸盐气溶胶直接和间接辐射气候效应的模拟研究

将大气化学模式引入到区域气候模式中，实现同步计算大气化学成分和气象要素，以中国地区1994年1、4、7、10月为研究对象，模拟了4个月的气候变化。通过分析发现，硫酸盐气溶胶的直接和间接辐射效应都使大气顶产生负的辐射强迫，使地面气温下降；间接效应的引入加剧了辐射强迫和地面降温，是一个不可忽视的重要过程，在模拟中风吹草动时考虑直接和间接效应是必须的。     

气溶胶辐射效应对气象和环境影响的观测与模拟研究

选取2015年和2019年不同代表年份,结合外场观测和数值模拟,分析了天津地区不同季节不同天气(晴天、多云、霾)下,气溶胶辐射效应对整层大气透过率和地表入射太阳辐射的影响,以及这种影响在不同年份的差异.借助WRF-Chem模式模拟分析了重污染期间气溶胶辐射效应对垂直方向上气象要素廓线、边界层结构以及PM_2.5浓度的反馈机制.结果表明:霾污染可导致大气透过率明显下降,春、秋、冬不同季节,霾污染导致中午大气透过率分别下降0.09,0.11和0.09.全年平均霾污染可导致大气透过率降低约15.5%.云量的增多也可导致大气透过率明显下降,多云天气下大气透过率相比晴天减小约22.4%.霾和云对大气透过率的影响还与太阳高度角有关,当太阳高度角>60°时,霾污染导致大气透过率下降8.6%.随污染等级提高,气溶胶对太阳辐射的衰减作用也越强,天津地区空气质量分别为Ⅰ～Ⅰ级时,中午地表入射短波辐射呈稳定下降趋势,依次为484,446,439,342,328和253W/m².重污染期间,气溶胶辐射效应导致大气低层(250m以下)降温(0.8℃)增湿(3.8%...     

黄渤海上空气溶胶类型判别及其成因分析

气溶胶是大气环境的重要组成部分,其对天气和气候变化有重要影响,对人类健康也有危害.对气溶胶类型的区分有利于判别气溶胶的来源,这对控制气溶胶污染源、改善区域环境质量有重要的推动作用.本文基于黄渤海区域6个观测点的实测数据和卫星遥感数据,采用聚类分析方法对黄渤海上空的气溶胶进行分类,并采用拉格朗日轨迹追踪法判定气溶胶的来源.研究发现,黄渤海上空的气溶胶类型以清洁大陆型和生物燃烧以及城市/工业型为主,陆源输入是黄渤海上空气溶胶的重要来源.清洁大陆型的气溶胶在黄海中部的贡献率相比于其余海域偏低,这也间接表明近岸的气溶胶更易受到来自陆地的影响,离岸区域受陆地的影响相对较小.     

冬、春季东海气溶胶和雨水中尿素氮的研究

有机氮是海洋大气气溶胶和雨水中的重要氮组分,其中的尿素氮由于具有生物可利用性以及广泛的自然源和人为源,故其沉降入海后可能对海洋生态系统产生重要影响.利用2006年11～12月和2007年2～3月在东海航次中采集的23个总悬浮颗粒物样品、 4套安德森分级样品以及10个雨水样品,分析了其中尿素氮、氨氮和硝氮的浓度.在冬、春季节,气溶胶中尿素氮的浓度分别为0.2～17.7 nmol·m^-3和6.5～14.6 nmol·m^-3,雨水中的浓度分别为7.8～18.1 μmol·L^-1和12.1～35.3 μmol·L^-1.在气溶胶和雨水中,尿素氮的浓度均表现为春季高于冬季.相对于氨氮和硝氮,尿素氮在气溶胶中对氮组分的贡献约为5%,在雨水中的贡献接近20%.与氨氮、硝氮的粒径谱分布不同,尿素氮在各粒径段所占的比例相差不大.春季,尿素氮在0.43～0.65 μm细粒子上的贡献稍高,为19.8%,冬季,在3.3～4.7 μm粗粒子上的贡献稍高,为20.0%.因子分析结果表明气溶胶中尿素的浓度在冬季主要来自土壤尘的贡献,春季则主要与土壤中尿素的升华有关.     

黑碳气溶胶的研究现状:定义及对健康、气候等的影响

空气污染造成的健康和环境影响日益严重.黑碳（black carbon,BC）作为环境空气细颗粒物的重要组成成分,会影响大气辐射强迫,造成气候变化,同时还会引发人体呼吸系统、心血管系统及神经系统疾病等,逐渐受到广泛关注.但在科学研究中,黑碳常易与其他碳质气溶胶名称相混淆.通过文献整理及内容对比等方式,厘清黑碳与炭黑、元素碳、碳烟等碳质气溶胶在定义、产生方式、组成成分、测定方法等方面的异同;明确黑碳在人体中诱导自由基反应、引起氧化应激等致病机理,以及对肺功能、呼吸功能、心血管功能、神经功能的短/长期健康效应的不良影响;梳理黑碳对气候变化的影响机制,如辐射强迫（直接效应、半直接效应、间接效应）和其他云效应影响等;发现黑碳会间接对人体产生健康影响,其与能见度、农作物产量、贫困地区经济水平均存在关联.研究显示:黑碳可吸附较多有毒物质,能作为载体进入人体产生各类不良健康影响;黑碳是颗粒物的重要成分之一,对太阳辐射有强吸收作用,但其辐射强迫值难以准确估算.