【摘要】：大氣氣溶膠在地氣輻射收支和全球氣候變化中扮演著重要的角色，氣溶膠通過(guò)直接和間接輻射效應(yīng)改變了地氣系統(tǒng)的輻射平衡。氣溶膠單次散射反照率（SSA）是氣溶膠重要的光學(xué)特性之一，它與氣溶膠的光學(xué)厚度和譜分布等參數(shù)共同決定了氣溶膠的輻射效應(yīng)。北京地區(qū)近年來(lái)人口和機(jī)動(dòng)車數(shù)量持續(xù)增加，城市化迅速發(fā)展，人為源排放大量增多，研究該地區(qū)的氣溶膠光學(xué)特性不僅是了解氣溶膠性質(zhì)本身的需要，而且為后續(xù)進(jìn)行的輻射效應(yīng)研究奠定了基礎(chǔ)。2010年10月至11月，在北京理工大學(xué)聯(lián)合使用了觀測(cè)的氣溶膠光學(xué)厚度和地表接收的太陽(yáng)輻射通量反演了大氣氣溶膠SSA，并分析了影響SSA日變化的因素。為進(jìn)一步了解北京城區(qū)氣溶膠的粒徑分布特征，利用TSI空氣動(dòng)力學(xué)粒徑儀觀測(cè)了粒徑在0.5μm至20μm的氣溶膠的質(zhì)譜分布，分析了氣象要素對(duì)質(zhì)譜分布變化的影響。此外，結(jié)合輻射傳輸模式計(jì)算了北京的氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫，統(tǒng)計(jì)了日變化特征，并對(duì)可能影響輻射強(qiáng)迫變化的因素做出了分析和說(shuō)明。最后對(duì)北京附近香河地區(qū)的SSA進(jìn)行了反演和分析。主要內(nèi)容和結(jié)論包括： 北京理工大學(xué)觀測(cè)站反演的1295個(gè)樣本中，440nm平均值為是0.893，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.053，與AERONET站點(diǎn)（中科院大氣物理所）反演的結(jié)果平均偏差在0.030左右。在觀測(cè)期間，SSA呈現(xiàn)了明顯的日變化特征。在研究的7時(shí)至17時(shí)中，早8時(shí)與晚5時(shí)的SSA明顯低于午間，這主要是受到早晚交通高峰期間的汽車尾氣中黑碳?xì)馊苣z排放的影響。此外，相對(duì)濕度對(duì)SSA的變化有較大影響，北京地區(qū)有機(jī)與無(wú)機(jī)組分共同影響了SSA的變化，SSA隨相對(duì)濕度增加而增大，在霾天氣下，SSA有明顯的增加。 在不同天氣條件下，氣溶膠的質(zhì)譜分布特征呈現(xiàn)明顯差異，而這些差異與天氣形勢(shì)和氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)直接相關(guān)。當(dāng)北京主要受到來(lái)自北部和西北氣團(tuán)影響時(shí)，氣溶膠濃度低，峰值出現(xiàn)在粗粒徑段；當(dāng)氣團(tuán)移動(dòng)緩慢，風(fēng)力較小時(shí)，城市本身污染形成堆積，0.52μm的細(xì)粒子和在5.50μm附近的粗粒子出現(xiàn)峰值；當(dāng)受到西南和南向氣團(tuán)影響時(shí)，細(xì)粒子附近出現(xiàn)高峰。北京吸濕性鹽在粒子組成中占有重要比例，相對(duì)濕度和風(fēng)速風(fēng)向的變化對(duì)質(zhì)譜分布及譜值變化產(chǎn)生了重要影響。 實(shí)驗(yàn)期間的輻射強(qiáng)迫的平均日變化特征明顯，地表輻射強(qiáng)迫在午間附近13時(shí)達(dá)到最大（-127.21wm-2），早晚為午間的1/2左右。大氣層頂和大氣層也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢(shì)，午間的氣溶膠輻射強(qiáng)迫對(duì)全天輻射強(qiáng)迫的估計(jì)具有重要貢獻(xiàn)。此外，2010年10月7日，11月15和17日呈現(xiàn)的典型的輻射強(qiáng)迫差異表明，與氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的高光學(xué)厚度是引起氣溶膠輻射強(qiáng)迫增加的重要因素，同時(shí)，SSA的變化對(duì)地表輻射和大氣層頂輻射的比值（Fs）有重要的影響，兩者反相關(guān)性顯著。 香河地區(qū)2005年至2008年的SSA的日變化特征與北京呈現(xiàn)明顯差異。與北京相比，香河更高的臭氧濃度增強(qiáng)了硫酸鹽等的轉(zhuǎn)化，午后出現(xiàn)高峰。同時(shí)，香河地區(qū)SSA的季節(jié)變化明顯，春季最低，在0.908左右，夏季最高，約為0.926。四季中，SSA與光學(xué)厚度呈明顯的正相關(guān)，冬季相關(guān)較弱。香河氣溶膠受氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)影響顯著，SSA與相應(yīng)的譜分布隨氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)方向變化呈現(xiàn)了不同的特征。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X513
【圖文】：

Russell（1999）表示，在海洋上，對(duì)于確定的氣溶膠光學(xué)厚度，單次散射反照率變化0.07 就可以使得在對(duì)流層頂?shù)妮椛渫孔兓?21%。這種敏感性對(duì)于普通的地表面可能更大。如圖1.1所示，這里使用到的年平均通量變化的估計(jì)值來(lái)自Haywood和Shine（1995），Chylek 和 Wong（1995），以及 Russell 等（1997）使用下面公式進(jìn)行的計(jì)算。2 21(1 ) [ (1 ) 2(1 ) ]2a T c a s s F F T A R R AOD（1.1）其中，a F 是氣溶膠引起的大氣層頂上行的輻射通量的變化，TF 是太陽(yáng)常數(shù)，T是氣溶膠的透過(guò)率，cA 是云部分

度計(jì)是以太陽(yáng)為光源進(jìn)行的被動(dòng)遙感。從大氣上界入射到中氣體分子以及大氣氣溶膠粒子的散射和吸收，地面接收溶膠信息。CE318 太陽(yáng)光度計(jì) 8 個(gè)通道可測(cè)量得到無(wú)云大670nm，870nm 和 1020nm 的 4 個(gè)通道的數(shù)據(jù)用于反演大氣氣用于計(jì)量水汽的的量，單位為厘米。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的儀器在觀器進(jìn)行比較得出定標(biāo)系數(shù)。參考儀器非水汽通道的定標(biāo)采una Loa 天文臺(tái)進(jìn)行。對(duì)于天空光測(cè)量，定標(biāo)在 NASA 的 G行，精度能達(dá)到±5%。940nm 通道采用改進(jìn)的 Langley 方子主要是儀器的光學(xué)濾光片，平均每年衰減 1-10%，濾光簡(jiǎn)要介紹了非水汽通道（Langley 法，相對(duì)標(biāo)定法）和）進(jìn)行標(biāo)定的主要過(guò)程。ngley 法定標(biāo)與相對(duì)定標(biāo)ey 法是太陽(yáng)光度計(jì)定標(biāo)的重要方法之一，根據(jù)比爾-布格圖 2.1 Cimel CE318 型太陽(yáng)光度計(jì)（攝于北京理工大學(xué)）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2713082