選取中國汾渭平原地區(qū)作為研究對象,利用MODIS、OMI和CALIPSO多源衛(wèi)星遙感資料,同時結合環(huán)境監(jiān)測國控站點污染6要素等逐小時地面環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及能見度、霾天氣現(xiàn)象記錄等地面氣象要素資料,綜合分析了2013—2018年秋冬季汾渭平原空氣質量狀況、氣溶膠的組分,探討了衛(wèi)星遙感氣溶膠光學厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）與地面污染物濃度的關系,并結合中國氣象局化學天氣預報系統(tǒng)-EMI評估模式（CUACE-EMI）資料對氣象條件和污染減排影響進行評估。結果表明:11個代表城市中有6個城市秋冬季有接近或超過一半的時刻處于污染狀態(tài),且污染發(fā)生時,各代表城市大多數(shù)時刻處于中度及其以上污染級別;三門峽、臨汾、運城和西安是霾和重度霾高發(fā)的城市,其重度霾爆發(fā)頻率高達11.63%—14.78%;汾渭平原秋冬季首要污染物為PM_2.5 和PM₁₀,以污染沙塵、沙漠沙塵和煙塵為主,出現(xiàn)頻率分別為36.24%、25.14%和22.96%; MODIS AOD與空氣質量指數(shù)（Air Quality Index,AQI）、PM_2.5<... 

【文章來源】：氣象與環(huán)境學報. 2020,36(04)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

中國汾渭平原11個代表城市及60個國控站點的地理分布

Angstrom波長指數(shù)(AE)是反映大氣顆粒物相對尺度大小的參數(shù)，其值越小，粒徑越大，反之粒徑越小[16]。SSA為顆粒的散射系數(shù)與消光系數(shù)(氣溶膠吸收系數(shù)和散射系數(shù)之和)的比值，能夠較好地反映大氣氣溶膠粒子吸收太陽輻射的強弱。研究表明[17]，當AE>0.75時，為細模態(tài)氣溶膠;當AE<0.75時，為粗模態(tài)氣溶膠;當1-SSA<0.07時，表明氣溶膠吸收性較弱;當1-SSA>0.07時，表明氣溶膠吸收性較強[18]。圖2數(shù)據(jù)點大多數(shù)集中在AE>0.75,1-SSA<0.07的區(qū)域內(nèi)，表明汾渭平原秋冬季以吸收性很弱的細模態(tài)氣溶膠粒子為主。常見的吸收性氣溶膠主要包括有機碳、黑碳和沙塵氣溶膠，其中有機碳和黑碳氣溶膠主要來源于森林火災、生物質和化石燃料的不完全燃燒等，沙塵氣溶膠主要來自沙漠和干旱或半干旱地區(qū)的風損蝕以及隨風揚起的過程[18]。各年份秋冬季AE年平均值分別為1.39、1.40、1.39、1.35、1.35和1.35,1-SSA年平均值分別為0.03、0.02、0.02、0.02、0.03和0.03，表明后3 a秋冬季氣溶膠平均粒徑較前3 a同期大，各年份氣溶膠粒子吸收能力幾乎一樣大。為了進一步確定秋冬季中國汾渭平原污染物的種類，利用2013—2018年秋冬季的OMI衛(wèi)星數(shù)據(jù)對不同類型氣溶膠出現(xiàn)頻數(shù)進行了統(tǒng)計(圖3)。OM I衛(wèi)星產(chǎn)品中將氣溶膠分為煙塵、沙漠沙塵和工業(yè)3種類型[19]。汾渭平原秋冬季各代表城市主要以工業(yè)型氣溶膠為主，出現(xiàn)頻率大多為50%以上。臨汾、西安、晉中、寶雞和咸陽沙漠沙塵氣溶膠比例較其他城市高，這主要與西安、寶雞和咸陽多受來自其西北方向的甘肅平?jīng)雠c慶陽地區(qū)的沙塵性污染影響有關，臨汾和晉中不僅多受來自西北方向途徑關中地區(qū)再沿著汾河平原輸送到臨汾和晉中的沙塵性污染影響，還多受來自內(nèi)蒙古中西部和河北西北部的沙塵性污染的影響，因此臨汾和晉中沙漠沙塵氣溶膠比例相對更高。與沙漠沙塵相比，大多代表城市煙塵氣溶膠比例更高，這可能與秋冬季農(nóng)作物秸稈的焚燒及燃煤供暖等有關。為了更加細致的確定汾渭平原秋冬季主要氣溶膠類型，也為了清楚不同類型氣溶膠在垂直方向上的分布，利用2013—2018年秋冬季的CALIPSO衛(wèi)星數(shù)據(jù)對區(qū)域(33°—39°N、106°—115°E)內(nèi)0—10 km各類型氣溶膠出現(xiàn)的頻次進行了分層統(tǒng)計(圖4)。在CALIPSO激光雷達系統(tǒng)中，根據(jù)探測到的氣溶膠粒子高度、位置、下墊面類型、消光系數(shù)、雷達色比等參數(shù)可將氣溶膠分為潔凈海洋氣溶膠、潔凈大陸氣溶膠、沙漠沙塵、污染沙塵、污染大陸氣溶膠以及煙塵6種類型。汾渭平原秋冬季0—2 km、2—4 km以污染沙塵、沙漠沙塵和污染大陸氣溶膠為主，4—6 km以污染沙塵、沙漠沙塵和潔凈大陸氣溶膠為主，6—8 km、8—10 km以煙塵、沙漠沙塵和污染沙塵為主。CALIPSO氣溶膠分類算法中的污染沙塵是指沙塵與人為污染物或者生物質燃燒氣溶膠的混合，研究表明汾渭平原地區(qū)的污染沙塵主要是指沙塵與人為污染氣溶膠的混合。汾渭平原近地面潔凈沙塵和污染沙塵比例較高，這與該地區(qū)冬季受沙塵天氣影響仍然較為嚴重有關。雷向杰等[20]利用30 a地面氣象觀測資料統(tǒng)計了陜西沙塵天氣的氣候特征，發(fā)現(xiàn)陜西沙塵天氣冬春兩季最多;吳占華等[21]利用43 a地面氣象觀測資料分析了山西省沙塵天氣氣候特征，發(fā)現(xiàn)春季最多，其次為冬季;Tian等[22]利用2006—2016年CALIPSO氣溶膠資料對中國沙漠沙塵和污染沙塵比例做了統(tǒng)計，表明汾渭平原全年污染沙塵和沙漠沙塵比例均較高，分別為50%—70%和30%—50%，而中國華南地區(qū)全年污染沙塵和沙漠沙塵比例均較低，這主要與沙塵暴和浮塵較少到達華南地區(qū)有關，沙漠廣布的新疆地區(qū)全年沙漠沙塵比例較高而污染沙塵比例較低�？傮w來看，汾渭平原秋冬季4 km以下高度主要以污染沙塵、沙漠沙塵和污染大陸氣溶膠為主，而6 km高度以上煙塵占絕對主導優(yōu)勢，4—6 km高度之間以污染沙塵、沙漠沙塵和潔凈大陸氣溶膠為主。

2013—2018年秋冬季中國汾渭平原各類型氣溶膠在垂直方向上的分布

【參考文獻】：
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