黑碳气溶胶研究概况

黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,由于其在全球气候变化和区域空气质量中的双重作用,黑碳已经成为目前全球气候变化研究中备受关注的焦点之一。在查阅近年国内外相关文献资料基础上,分析了黑碳气溶胶的来源和源强分布,结果表明工业源和居民生活消费源是大气中黑碳气溶胶最主要的贡献者,全球黑碳排放空间分布不均匀,与区域经济发展和人口密度相一致;总结了黑碳气溶胶的基本特性及其影响,重点探讨了黑碳对气候的影响机理,结果表明黑碳气溶胶既可以通过直接气候效应改变地-气系统的辐射平衡,又可以通过云反射效应、地表下垫面改变效应以及作为云凝结核间接影响区域或全球气候;随后对黑碳气溶胶的典型测量方法的优缺点进行了对比分析;最后介绍了黑碳研究领域中存在的主要问题,并对黑碳气溶胶研究的发展方向进行了展望。     

乌鲁木齐市MODIS气溶胶光学厚度与PM10浓度关系模型研究

为了建立乌鲁木齐市近地面PM10浓度监测的关系模型,利用乌鲁木齐市2013年3—11月、2014年3—11月MODIS AOD产品与同期地面观测的PM10质量浓度进行相关分析,结果表明二者直接相关程度较低(r=0.433,p0.01);然后以WRF模式模拟的大气边界层高度及地面观测的相对湿度数据对AOD进行垂直、湿度订正后,二者相关性得到较大程度提高(r=0.630,p0.01);按照季节分类统计和订正春、夏、秋季的相关系数r分别为0.779、0.393、0.523,均大于统计学上99%的置信度要求,其中春季的订正最为有效,可用性更高;最后,建立全年和各季AOD-PM10最优拟合模型并反演乌鲁木齐市地面PM10质量浓度,全年和三季的反演结果与实测数据的相关系数分别为0.757、0.748、0.652、0.715(p0.01);同时基于卫星遥感AOD反演得到的PM10质量浓度的空间分布与AOD呈现出整体的一致性,并且3个季节AOD平均值表现为:春季秋季夏季.证实了卫星遥感AOD经过垂直和湿度订正后,可以作为辅助监测乌鲁木齐市PM10地面浓度分布的一个有效手段.     

新疆地区气溶胶对地表太阳辐射的影响初探

为了进一步认识大气气溶胶对气候环境的影响,基于2017年Aqua MODIS C006气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）产品、CERES SSF Aqua MODIS Edition 4A数据集的地表短波辐射以及地面观测太阳辐射数据,对2017年新疆地区AOD和地表太阳辐射年变化进行研究,并以沙尘和人类活动气溶胶丰富的南疆典型地区喀什为代表城市,采用AccuRT辐射传输模式定量化研究晴空时气溶胶对地表短波辐射的影响.结果表明：①地表太阳辐射月均值最大值出现在和田站的5月,为441.62 W·m^-2,最小值出现在乌鲁木齐站点的12月,为37.03 W·m^-2;CERES/SSF地表短波辐射资料与地面观测结果相比,阿克苏站、焉耆站和伊宁站的差距最小,喀什站和若羌站全年存在高估现象,其他站点存在不同程度的高低估现象.②2017年新疆地区AOD格点平均的年均值最小值为0.0175,最大值为0.4610,南疆地区的AOD整体高于北疆地区;2017年AOD格点春夏季的AOD均值分布与全年均值分布特征相似,其中春季的AOD高值区区域面积高于其他季节.③根据AccuRT计算,当AOD由0.05增加为0.56时,四季的地表向下短波总辐射均呈下降趋势,夏季下降幅度最大,由923.02 W·m^-2变化为677.61 W·m^-2,其次为春季和秋季,冬季下降幅度最小.AOD的减少变化导致的地表向下短波总辐射通量、直射辐射通量和散射辐射通量变化敏感度明显高于AOD增加所导致的变化敏感度.     

基于多源数据和模式模拟的新疆黑风暴东移个例分析

综合利用卫星遥感、环境监测、气象观测等多源监测数据,结合后向轨迹模式对2015年4月新疆一次黑风暴污染过程进行生成源地、路径与发展过程分析.结果表明：此次黑风暴过程的不同高度污染物主要随气流来源于新疆本地及其以西的中亚地区,在西南气流的作用下几乎同时进入北疆,沿天山北坡东移并且在乌鲁木齐堆积,继而从南疆盆地东口灌入南疆;同时,选取受此次黑风暴污染物东输影响的4个典型城市（乌鲁木齐、呼和浩特、兰州和北京）,利用区域气候模式（RegCM4.6）模拟分析此次极端黑风暴东输过程中大量沙尘气溶胶对主要气象参数的影响,结果表明：受此次黑风暴东输过程（4月25~29日）影响的上述4个典型城市的AOD均有所增加,模拟所得污染程度与实际接近.对于沙尘在近地面2m的温度响应,北京市表现最为明显,最高达-1.68℃,乌鲁木齐表现不明显,沙尘过程中的近地面气温相较无沙尘时最高下降0.1℃,呼和浩特和兰州在AOD达到最大值时的温度响应分别为-0.4℃、-0.8℃.黑风暴期间,乌鲁木齐、呼和浩特、兰州的相对湿度响应最大值分别为-3.3%、-7.3%、-4.7%,而北京地区在29日AOD达最大值时,相对湿度相对于无沙尘时增加了10%左右.     

2005—2014年川南城市群大气污染的时间演变特征

基于2005—2014年PM10、SO2及NO2的环境空气质量监测数据,研究了川南城市群5个地级市(乐山、泸州、内江、宜宾、自贡)三类主要大气污染物的时间特征及变化规律。结果表明:5个城市的PM10年均质量浓度和API年均值均呈波动性下降趋势,PM10是影响各城市环境空气质量的主要污染物。各城市NO2年均质量浓度以上升趋势为主,SO2年均质量浓度除乐山有明显上升趋势外,其余城市以下降趋势为主。     

塔克拉玛干沙漠腹地污染型气溶胶垂直分布及其潜在来源

采用CALIPSO卫星level2气溶胶廓线产品,分析了2017年塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区气溶胶光学厚度、消光系数和气溶胶类型的时空分布特征,并利用HYSPLIT模式研究了秋冬季节污染型气溶胶的输送路径.结果表明：①研究区域内2017年气溶胶光学厚度均值在0.08~0.73之间变化,最大值出现在春季.②气溶胶消光系数分布在0~0.5 km^-1的频率最高,4 km以下的气溶胶消光系数高于4 km以上.春、夏、秋、冬四季气溶胶消光系数廓线的最大值分别为0.350、0.243、0.160、0.356 km^-1,分别出现在1.23、1.41、2.55、1.12 km高度处.③与春夏季相比,秋冬季节出现污染沙尘型气溶胶的频率更高,分别为23.4%、26.9%,污染大陆型气溶胶主要出现在冬季的0~2 km处,烟尘型气溶胶主要出现在秋季的6~8 km处.HYSPLIT模式模拟结果表明,秋冬季节沙漠腹地上空6 km处的污染型气溶胶与阿克苏、喀什等地区有关,2 km处的污染型气溶胶与和田地区有关,其中,喀什地区可能是沙漠腹地上空污染型气溶胶的主要源区.