發(fā)布時間：2020-04-17 22:22

【摘要】：氣溶膠在全球氣候變化和區(qū)域環(huán)境中起著舉足輕重的作用,對區(qū)域氣候和生態(tài)環(huán)境也有重要影響。氣溶膠可通過直接效應(yīng)影響地氣系統(tǒng)輻射平衡影響地球氣候系統(tǒng)。然而到目前為止,氣溶膠的氣候效應(yīng)仍然是人類活動引起的氣候變化預(yù)測中最不確定的因素之一。一方面在于氣溶膠微物理、化學(xué)性質(zhì)及其輻射強(qiáng)迫機(jī)制的復(fù)雜性,另一方面,由于氣溶膠微物理和光學(xué)特性的系統(tǒng)資料的缺乏,導(dǎo)致目前對于氣溶膠輻射強(qiáng)迫的估計(jì)仍存在很大不確定性。因此,開展長時間大范圍的光學(xué)特性和直接輻射效應(yīng)的相關(guān)研究有助于更精準(zhǔn)地評估氣候效應(yīng),減少氣候預(yù)測的不確定性。本文結(jié)合地基遙感與衛(wèi)星遙感探究了中國東部地區(qū)(25～44 °N,107～125 °E)長時間序列的氣溶膠光學(xué)特性、輻射強(qiáng)迫以及二者的相互關(guān)系,同時使用輻射傳輸模式對氣溶膠輻射強(qiáng)迫進(jìn)行估算,并根據(jù)氣溶膠分類識別經(jīng)驗(yàn)關(guān)系統(tǒng)計(jì)分析了中國東部地區(qū)的氣溶膠類型。結(jié)果表明,地基和衛(wèi)星資料得出的氣溶膠光學(xué)厚度的季節(jié)特征相同,呈現(xiàn)秋冬低春夏高的趨勢;夏季氣溶膠在高溫高濕條件下的吸濕增長和氣粒轉(zhuǎn)化是氣溶膠消光加劇的主要原因。春季遠(yuǎn)距離輸送的沙塵粒子對氣溶膠的結(jié)構(gòu)有一定影響,這種影響對距離沙塵源區(qū)較近的北京更加明顯,而對相對下游區(qū)的太湖影響較小。冬季受人為氣溶膠和穩(wěn)定氣象條件的影響,大量的吸收性氣溶膠積聚(如黑碳?xì)馊苣z),使得氣溶膠對光的吸收作用顯著增強(qiáng)。通過對高分辨率衛(wèi)星資料和地基資料的針對性驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星反演結(jié)果與地基結(jié)果一致性非常好,但對于大陸大范圍水域下墊面的反照率估計(jì)不足。從空間分布來看,光學(xué)厚度高值主要出現(xiàn)在京津冀南部區(qū)域以及長三角地區(qū)的北部、湖南湖北交界地區(qū)、河南省北部、江西省北部地區(qū)以及陜西與山西中部地區(qū)等人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的高能源消耗區(qū)和工業(yè)產(chǎn)業(yè)區(qū)。氣溶膠柱質(zhì)量濃度的分布與光學(xué)厚度分布結(jié)果基本一致,說明在上述區(qū)域內(nèi)氣溶膠濃度水平較高。氣溶膠細(xì)粒子比高低值區(qū)分布與氣溶膠光學(xué)厚度分布相反。氣溶膠對于大氣層具有輻射增溫作用。氣溶膠光學(xué)厚度與輻射強(qiáng)迫絕對值具有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系,但是在同一光學(xué)厚度下輻射強(qiáng)迫仍然具有很大差異,這種差異隨著光學(xué)厚度增加更加顯著。進(jìn)一步對單次散射反照率和輻射強(qiáng)迫效率關(guān)系的分析發(fā)現(xiàn),在單位光學(xué)厚度下隨著氣溶膠散射比例的增加,氣溶膠對大氣層底的輻射冷卻作用有所減弱,表明強(qiáng)吸收性氣溶膠對于輻射強(qiáng)迫的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于強(qiáng)散射型氣溶膠,因此在對于氣溶膠輻射效應(yīng)和氣候效應(yīng)的評估過程中應(yīng)對強(qiáng)吸收型氣溶膠著重考量。在氣溶膠類型識別方面,三種地基識別方法適用性較好且各有優(yōu)勢,衛(wèi)星識別結(jié)果的可信性也較高。春季沙塵氣溶膠樣本較其他季節(jié)增加,并且受沙塵混合影響,春季混合型粗粒子氣溶膠量也大幅提升。北京和太湖兩地氣溶膠常年以混合型細(xì)顆粒物為主,城市或工業(yè)型氣溶膠為輔,表示京津冀和長三角區(qū)域污染源比較復(fù)雜。從空間分類來看,春季以污染型沙塵氣溶膠和混合型氣溶膠為主;夏季城市工業(yè)型氣溶膠的占比較高;秋季生物質(zhì)燃燒氣溶膠在豫皖一帶頻次較高,混合型氣溶膠高頻區(qū)域出現(xiàn)在長江以北,高頻城市工業(yè)型氣溶膠出現(xiàn)在長江以南;冬季以混合型氣溶膠為主。在研究區(qū)域的內(nèi)蒙古地區(qū)常年被低污染性沙塵氣溶膠主導(dǎo),而清潔大陸型氣溶膠的高值區(qū)主要出現(xiàn)在原始自然植被覆蓋區(qū)(如:林區(qū)、草原)。
【圖文】：

Ａｎｇｓｔｒｏｍ邋波長指數(shù)均值分別為邋１．０１、１．２７、１．１９、１．１９，太湖分別為邋１．０７、１．３４、１．３４、逡逑１．２５，兩地ＡＥ均值均是在春季出現(xiàn)最小值，表明春季氣溶膠粒子小于其他兩個季節(jié)。逡逑圖３．２是北京、太湖兩地ＡＥ和ＡＯＤ四季分布情況。整體來看，北京地區(qū)不管是ＡＯＤ逡逑還是ＡＥ的分布均較太湖地區(qū)更廣泛。其中北京地區(qū)個例多集中在０．３＜ＡＯＤ＜２．０和逡逑０．５＜ａ＜１．５之間，太湖地區(qū)個例多集中在０．３＜ＡＯＤ＜１．５和ｌ＜ａ＜１．６范圍內(nèi)，說明北逡逑京地區(qū)氣溶膠粒子尺度跨度大比較混雜，而太湖站大部分時間周邊氣溶膠是以細(xì)粒子為逡逑主。春季由于粗顆粒的沙塵氣溶膠貢獻(xiàn)，出現(xiàn)較多高ＡＯＤ低ＡＥ的分布樣本，這種分逡逑布趨勢在沙塵源區(qū)和沙塵事件中經(jīng)常被觀察到。高ＡＯＤ高ＡＥ的分布中夏秋冬季的個逡逑例出現(xiàn)最多，表明這三個季節(jié)引起污染的主要是細(xì)顆粒物。逡逑４．５邋（ａ）邋Ｂｅｉｉｉｎｇ邐■邋ＡＯＤ邋１０２０邋ｎｍ邐４．５邋七ｂ）邋Ｔａｉｈｕ邐ｉＴＨＩ邋ＡＯＤ＿１０２０邋ｎｍ逡逑４．０邋＾邋Ｊ邋ｇ邐■邋ＡＯＤ＞0邋腿邐４．０：邐ａＸ－６７５＾逡逑＞邐３．５－邐＞邋３．５＿邐＊１邋ＡＯＤ：４４０ｎｍ逡逑＾邋３．０－邐ＴＡ0Ｄ－４４０邋ｎｍ邐＾邋３．０－邐■■邋ＡＥ（４４０－８７０ｎｍ）逡逑７邐？邐Ｉ邋＝■邋－邋ＡＥ邋（４４０－８７０邋ｎｍ）邐？邐■■邋ＷＶｔ逡逑Ｃ３邋厶）二邐ＷＶ邐厶５邋二逡逑＜邋２．０＾邐ｊ邐＜邋２．０邋＼邐0逡逑１邋ＪｉＪ邋１邋ｌｉｌ邋Ｊ邋Ｊｉ逡逑Ｓｐｒｉｎｇ邋Ｓｕｍｍｅｒ邋Ｆａｌｌ邋Ｗｉｎｔｅｒ邐Ｓｐｒｉｎｇ邋Ｓｕｍ

４４０邋ｎｍ逡逑圖３．２四季北京（ａ）、太湖（ｂ）邋ＡＯＤ與ＡＥ關(guān)系逡逑圖３．３是北京和太湖兩地４４０ｎｍ波段ＡＯＤ四季的頻率分布情況。北京地區(qū)在各個逡逑季節(jié)的譜型均較太湖地區(qū)寬，北京四季譜型呈單峰分布，且峰值均出現(xiàn)在０－０．４范圍內(nèi)，逡逑代表北京低的氣溶膠消光占比很大。北京ＡＯＤ大于１的樣本頻率分別為春季的２８％，逡逑夏季的３８％，秋季的２４％和冬季的１７％。太湖夏季譜型是四個季節(jié)中最寬，呈多峰分逡逑布，其最大峰值出現(xiàn)在０．０？０．４范圍內(nèi)（３２％），次大峰值在０．８？１．４處，，０．８？１．４范圍逡逑內(nèi)聚集著３７％的樣本，夏季復(fù)雜的譜型可能是由于太湖地區(qū)夏季降雨過程密集導(dǎo)致，一逡逑方面降雨過程有利于顆粒物的濕清除，另一方面雨水過后相對濕度很高有利于顆粒物吸逡逑濕增長［６Ｇ，６１］。太湖其他三個季節(jié)ＡＯＤ呈單峰分布，峰值均出現(xiàn)在０．５處，０．２？１．２的頻逡逑率春季為８６％
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2631373