天山北坡城市群气溶胶光学特性时空分布特征

为探究天山北坡城市群大气气溶胶光学特性时空分布特征,本文利用卫星遥感MCD19-A2气溶胶产品分析了2000~2019年研究区气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）时空分布特征及变化趋势,针对AOD较为稳定的2016~2019年,利用多波段太阳光度计地基遥感技术,对AOD及Angström波长指数（α）等参数进行特征分析.结果表明：①空间上,研究区AOD空间分布与地形呈现较好的一致性,高值现象主要分布在低海拔地区;AOD空间分布表现出较强烈季节变化,春季（0.15±0.03） > 秋季（0.14±0.03） > 夏季（0.14±0.02）;②时间上,2000~2019年间研究区AOD年均值为0.12,年增幅1.03%,整体呈现增加趋势;AOD月均值的年际变化表现为双峰型,5月和11月为第一峰值和第二峰值,自然尘源粉尘的释放和传输以及人类社会燃煤供暖是造成AOD增加的主要原因;③受沙尘天气的影响,春季AOD的变化幅度较为剧烈,气溶胶主控粒子粒径及变化幅度均大于夏季;研究区AOD高值主要受粗模态粒子气溶胶的影响,细模态粒子吸湿增长会引起AOD的波动,但不易导致AOD高值.     

北京秋季大气气溶胶光学厚度与Angstr?m指数观测研究

利用2010年10~11月CE318太阳光度计观测资料,得出了北京市秋季气溶胶光学厚度(AODλ=500nm),Angstr?m波长指数(α)和浑浊度(β).结果显示,气溶胶AOD,Angstr?m指数,浑浊度平均值分别为0.5(±0.69)、0.95(±0.33)、0.24(±0.31),变异系数分别为139%、35%和132%.非污染天,AOD变化较小,峰值出现在15:00,但大气中细粒子组分相对较高;污染天,AOD波动很大,没有明显的日变化,颗粒物以细粒子为主.非污染天,当α1.0,两者呈现正相关;污染天,两者无明显关系,但当AOD>1.0,α随AOD的增大而变小.当Vmax4m/s,AOD和α均出现小值,α与AOD呈负相关.风向也是影响α和AOD变化的重要因素,尤其ENE为主导风向时,α与AOD呈明显正相关.温度的变化并未对α和AOD的变化造成很大影响.局地扬尘或沙尘气溶胶呈非亲水性,但当α>0.5,AOD随相对湿度(RH)的增大有一定程度的增大.     

珠江三角洲气溶胶光学厚度的观测研究

利用2004年1月至2007年6月的多波段太阳光度计数据反演珠江三角洲地区的气溶胶光学厚度(AOD),对仪器定标方法和反演结果进行了分析,并以反演结果为基准,比对检验MODIS的AOD产品.分析表明:在使用Langley法进行仪器定标时,用迭代方法进行数据筛选处理,定标结果更为合理.统计结果显示:珠三角区域春季AOD值较大,秋夏季次之,冬季较小;4个站点AOD的季节变化特征具有一致性;珠三角区域AOD的年平均值大于0.7,气溶胶造成的到达地表的直接可见光辐射透过率衰减至少有50%一60%,造成严重的霾天气;从频率分布看,AOD值主要集中在0.4～0.6区间.4个站点的α值在1.2～I.6区间内所占的比例很高.频率分布类似,表明此区域内气溶胶粒子平均有效半径较小且较一致,同属于城市-工业型气溶胶类型;α与AOD没有明显的可辨析关系,通过样本统计和典型个例分析,表明区域内清洁与污染过程气溶胶粒子模态稳定,平均半径变化不大,粒子数浓度上的差别是产生消光效果不同的主要原因.以地面太阳光度计反演的AOD为基准,验证MODIS卫星遥感的AOD,结果表明,MODIS卫星遥感AOD在珠三角区域具有较好的量化精度,并初步建立珠三角区域卫星遥感AOD的订正公式.     

艾比湖流域气溶胶光学厚度时空演变及影响因素

气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年～2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年～2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进行AOD遥感估算,分析艾比湖流域AOD时空变化特征,结合环境变量选用随机森林模型(RF)对AOD进行预测及因子贡献度排序.结果表明:①艾比湖流域AOD呈现显著的季节性变化特征,AOD值春季(0. 414)夏季(0. 390)秋季(0. 287),其中春季变化幅度最大.②艾比湖流域平均AOD为0. 374,年际变化整体表现为上升趋势,但在2010～2015年间AOD增加较快,年际增幅达到32. 32%,表明该流域近15年间的大气污染不断加剧,近5年尤甚.③艾比湖流域AOD空间分布从艾比湖北部到南部呈阶梯式上升变化,其中,精河县污染最为突显,AOD值达到0. 483.④RF模型对AOD的预测效果较好,R~2=0. 866,RMSE=0. 042,其中蒸散发对艾比湖流域AOD影响最为显著.     

杭州市大气气溶胶光学特性研究

利用太阳分光光度计（CE-318）对杭州市地面的气溶胶光学特性进行观测,并对卫星反演的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）气溶胶产品进行验证.结果表明,MODIS气溶胶产品在杭州地区的精度较高,3个站点全部数据回归曲线的斜率和截距分...     

杭州市大气气溶胶光学厚度研究

利用2011~2012年杭州国家基准气候站内太阳光度计(CE-318)观测资料,分析杭州市气溶胶光学厚度(AOD)和Angstrom波长指数(α)的变化特征.结果表明,2011~2012年杭州市AOD500nm年平均值为0.86?0.47,α440~870nm年平均值为1.25?0.23.AOD季节变化特征不明显,主要与该地区天气形势以及内外源影响密切相关.α季节变化差异也不大,受北方带来的沙尘气溶胶影响,春季α略偏低.AOD呈现单峰型日变化特征,峰值出现在15:00,谷值出现在06:00,午后AOD明显升高主要与强烈的太阳辐射引起光化学反应产生的二次气溶胶以及近地层气溶胶在湍流输送作用下向城市上空扩散有关.从频率分布来看,AOD和α频率分布均呈现明显的单峰特征,并且较好的符合对数正态分布.α在高值区间1.1~1.7出现频率为77.8%,表明杭州市以平均半径较小的气溶胶粒子为主,属于城市-工业型气溶胶类型.杭州市AOD的高值(1.0)主要表现为粗模态气溶胶以及细模态气溶胶的吸湿增长.     

铁岭地区气溶胶光学特性及其影响因素分析

气溶胶光学特性是研究区域大气污染特征的重要依据,也是研究气溶胶环境和气候效应的关键。利用2016年4-10月辽宁省铁岭地区的POM-02型太阳光度计观测资料和地面气象资料,分析了铁岭市大气气溶胶光学厚度(AOD)、Angstrom波长指数(α)和浑浊度指数(β)的变化特征,并基于广义相加模型(GAM)分析区域AOD与PM浓度以及气象因子间的相关关系。结果表明,4、5和7月的AOD与β相对较大,α较小;6、8-10月的AOD与β相对较小,α较大。GAM模型分析表明PM浓度、温度、风速、气压以及相对湿度对区域AOD影响显著,并与AOD间存在复杂的非线性关系。经广义交叉验证(GCV)得到GAM模型的调整R~2为0.740,表明该模型能够解释AOD 74.4%的变化。     

杭州市大气气溶胶光学厚度研究

利用2011~2012年杭州国家基准气候站内太阳光度计(CE-318)观测资料,分析杭州市气溶胶光学厚度(AOD)和Angstrom波长指数(α)的变化特征.结果表明,2011~2012年杭州市AOD500nm年平均值为0.86±0.47,α440~870nm年平均值为1.25±0.23.AOD季节变化特征不明显,主要与该地区天气形势以及内外源影响密切相关.α季节变化差异也不大,受北方带来的沙尘气溶胶影响,春季α略偏低.AOD呈现单峰型日变化特征,峰值出现在15:00,谷值出现在06:00,午后AOD明显升高主要与强烈的太阳辐射引起光化学反应产生的二次气溶胶以及近地层气溶胶在湍流输送作用下向城市上空扩散有关.从频率分布来看,AOD和α频率分布均呈现明显的单峰特征,并且较好的符合对数正态分布.α在高值区间1.1~1.7出现频率为77.8%,表明杭州市以平均半径较小的气溶胶粒子为主,属于城市-工业型气溶胶类型.杭州市AOD的高值(>1.0)主要表现为粗模态气溶胶以及细模态气溶胶的吸湿增长.     

重庆市城区大气气溶胶光学厚度的在线测量及特征研究

利用CE-318型太阳光度计(CE-318)测定了重庆市城区2010年3月至2011年2月期间的太阳直接辐射量,反演了该地区大气气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD),并对结果进行了分析.结果表明:重庆市城区上空大气AOD随波长增加而减小,Angstrom波长指数α=1.13±0.08,大气混浊指数β=0.57±0.14.受人为源排放的影响,空气较为混浊,且上空主要分布着城市-工业型气溶胶.AOD日变幅随波长增加而减小,且AOD在短波段变化比长波段变化更为明显.重庆市城区上空AOD(λ=500 nm)日变化大致分为5种类型:平缓型、上升型、下降型、凸型和凹型,其中,平缓型出现频率最低,凸型和上升型是主要变化类型.四季中AOD日变化特征在夏秋季较一致,冬春季较一致.AOD(λ=500 nm)全年主要呈现"V"字形特征,年均值为1.25±0.29,最低值出现在夏季,最高值出现在冬季;α全年变化范围在0.90~1.23,同AOD整体上呈负相关趋势,最低值出现在春季,最高值出现在夏季,且四季α值较大,表征气溶胶主控模态为细粒子,受人为源的排放影响较大.     

基于地基太阳光度计观测的长安区气溶胶光学特性变化及其与颗粒物浓度的关系

气溶胶地基观测数据和颗粒物浓度数据的同步定量评估可为了解长安区大气污染的垂直分布特征,制定合理的大气污染控制提供更有效的依据.基于CE-318太阳光度计观测数据,分析了2018年10月～2021年4月西安市长安区月均和季均气溶胶光学特性分布和变化特征,结合近地面颗粒物浓度数据,分析了不同季节、不同污染程度下气溶胶光学厚度（AOD）对颗粒物浓度的响应.结果表明：（1）观测期间长安区AOD季节变化分明：秋季（1.02）>冬季（1.00）>夏季（0.63）>春季（0.47）; AOD月度、年际差异大,2019年AOD（0.51）略高于2020年（0.48）.（2）整个观测期间长安区气溶胶主控模态存在明显的季节、月度差异,从春季到冬季气溶胶主控模态逐渐从粗模态向细模态转变;2019年气溶胶主控模态的季节变化与整个观测时段类似,2020年各季节气溶胶Angstrom波长指数（Angstrom）分布稳定,气溶胶粒子均以粗模态的形式存在;整个观测时段来看长安区气溶胶类型以混合型气溶胶为主.（3）AOD和Angstrom的关系存在明显的季节差异,春季大气污染以粗模态的气溶胶粒子为主导...     

基于地基遥感的杭州地区气溶胶光学特性

利用2012年杭州、桐庐、建德、淳安CE-318太阳光度计的观测资料,反演获得了气溶胶光学厚度（AOD）、Ångström波长指数（AE）、单次散射反照率（SSA）和气溶胶粒子谱（ASD）等参数,分析了杭州地区气溶胶光学特性的变化规律.结果表明,2012年杭州、桐庐、建德、淳安AOD_440nm年均值分别为0.94±0.16、0.84±0.17、0.82±0.22、0.71±0.20,呈现出自东北向西南逐渐下降的变化趋势,是长三角地区AOD高值地区之一.AE_440-870nm年均值分别为1.24±0.12、1.19±0.17、1.06±0.04、1.04±0.10,表明杭州地区以半径较小的气溶胶粒子为主控模态.3~4月AE相对偏低与来自北方的沙尘粒子远距离输送有关.除淳安外,杭州、桐庐和建德AOD有明显的日变化特征.不同地区细模态粒子峰值半径春季、秋季和冬季均在0.15 μm左右,由于气溶胶粒子的吸湿增加导致夏季细模态粒子的峰值半径在0.25 μm左右;粗模态粒子峰值半径夏季、秋季和冬季均在2.94 μm左右,高于春季（1.7~2.2 μm）.SSA_440nm年均值分别为0.91±0.01、0.92±0.03、0.92±0.02、0.93±0.02,说明杭州地区气溶胶粒子为中等强度吸收性气溶胶.对气溶胶类型进行分类表明,杭州以生物质燃烧/城市工业型为主,而桐庐、建德和淳安以混合型为主.     

地基遥感监测杭州地区气溶胶光学特性及大气环境变化

利用2006年4月—2007年4月杭州地区4个监测点 CE-318太阳分光光度计的实测数据, 精确反演了杭州地区实测日期气溶胶的光学特性,并分析了其时空分布特征.结果表明:随着大气气溶胶混浊度系数(β)的增加,波长指数(α)减小.大气气溶胶光学厚度(AOD)与β存在较好的线性相关(相关系数达0.90),且较为一致地反映了该地区春季大气污染严重,夏季相对清洁,晚秋初冬为过渡反弹期的季节变化特点;但在空间上二者又表现出不同的细节特征,主要是与气象参数和下垫面特征紧密相关.分析近地面ρ(PM₁₀)的实测数据可知, AOD与ρ(PM₁₀₎的日均值具有很好的相关性,相关系数为 0.74,明显高于二者小时均值的相关系数.      

南京一次典型雾霾天气气溶胶光学特性

利用太阳光度计测得的直射太阳辐射和天空扫描数据,对南京北郊2010年冬季一次雾霾天气过程中气溶胶的光学特性进行了反演研究.研究表明,雾霾影响期间气溶胶光学厚度(AOD)明显增加,在1020,870,675,440nm四个波段上,雾霾前AOD为0.16~0.43,雾霾影响期间为0.31~0.84,雾霾后为0.19~0.48;本次雾霾天气的局地气溶胶散射能力增强,单次散射反照率(SSA)由发生前的0.8~0.86增大到发生时的0.89~0.91,而复折射指数的虚部降低,气溶胶的吸收能力明显减弱;雾霾过程伴随了大尺度气溶胶的导入,同时也有人为排放的贡献.其中雾霾影响期间粗粒子模态的体积浓度是发生前的2.5倍,细粒子浓度也比发生前增长了90%.     

太湖上空大气气溶胶光学厚度及其特征分析

基于高精度的太阳光度计(CE-318)得到太湖上空气溶胶长期观测数据,获得了太湖上空从2005年9月～2010年10月的气溶胶光学厚度(AOT)以及相应的ngstrm参数α.5 a的观测资料表明,太湖上空AOT的高值区出现在夏季的6～7月,低值区出现在秋冬季节的10月～次年1月;α的低值区和高值区分别出现在春季的3～4月和秋季的9～11月,AOT及对应的α的变化主要与该地区的天气形势有关.从频率分布来看,AOT(500 nm)只有一个峰值,最高频率值为0.4～0.6,约占总样本的26%,年均值为0.80.按照平均AOT(500 nm)计算,气溶胶造成的太阳直射辐射的透过率衰减至少为50%,致使太湖地区的大气较为混浊,形成严重的雾霾天气;ngstrm波长指数α有2个峰值,最高频率区间为1.1～1.3和1.3～1.5,分别占总样本的30%,年平均值为1.17.结果还表明AOT(500 nm)和α的日均值变化范围均较大,表明太湖上空有不同类型的气溶胶粒子共存;当α增大时,AOT(500 nm)的均值呈递减趋势.总体结果分析表明,太湖上空的AOT值随时间变化较大,属于城市-工业型气溶胶类型.     

北京不同污染事件期间气溶胶光学特性

利用2005~2011年的AERONET观测数据,对北京不同污染事件期间(秸秆焚烧、烟花燃放以及沙尘天气)气溶胶光学特性进行了分析.气溶胶光学厚度受污染有显著上升,沙尘、秸秆、烟花气溶胶的AOD440 nm分别是干净背景的4.91、4.07、2.65倍.AOD与ngstrm波长指数的匹配能够较好地识别污染类型,沙尘对应高AOD和低α,烟花气溶胶α(1.09)稍低于秸秆(1.21)以及背景(1.27),表明烟花气溶胶的粗粒子更占优,秸秆对应更高的AOD则与其中黑碳颗粒较强的消光能力有关.单次散射反照率对波长敏感性不高,沙尘气溶胶的ω值(0.934)高于背景值(0.878)、秸秆气溶胶(0.921)以及烟花气溶胶(0.905),秸秆气溶胶受烟羽老化、吸湿性增长等影响表现出偏大现象.气溶胶粒子谱分布在背景与污染期间均为双峰模态,细模态和粗模态的峰值浓度半径分别为0.1~0.2μm以及2.24~3.85μm,粗细粒子浓度比值由小到大依次为背景(1.04)、秸秆焚烧(1.10)、烟花燃放(1.91)以及沙尘气溶胶(4.96).