【摘要】：作為氣候模擬中最不確定的因子，氣溶膠在全球和區(qū)域氣候變化中扮演著重要的角色。海洋上空氣溶膠的沉降會對海洋水體產(chǎn)生重大的影響，海洋還是自然氣溶膠、海鹽氣溶膠和水汽的主要來源。為了全面了解氣溶膠粒子在生物地球化學(xué)循環(huán)和氣候變化中的重要作用，需要在大范圍內(nèi)確定氣溶膠的性質(zhì)，而目前對于中國海域上空大氣氣溶膠的分布狀況和輻射特性卻由于數(shù)據(jù)資料的缺乏，而知之甚少。因此進(jìn)行海洋氣溶膠的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，獲得準(zhǔn)確的海洋氣溶膠的時空分布是我們急需解決的問題。 本文進(jìn)行了海洋氣溶膠監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究，包括監(jiān)測儀器的反演算法、數(shù)據(jù)采集和后處理、儀器定標(biāo)的研究，為海洋氣溶膠業(yè)務(wù)監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)太陽光度計(jì)測量氣溶膠光學(xué)厚度的原理，編寫了利用儀器測量電信號反演氣溶膠光學(xué)厚度的程序，與儀器輸出的結(jié)果相比，誤差小于0.005；船基走航測量海洋氣溶膠時，改變了太陽光度計(jì)的默認(rèn)內(nèi)置參數(shù)并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行基于COV方法的后處理，有效的減小了船體晃動和薄云對結(jié)果的影響；在原有的地物光譜儀氣溶膠光學(xué)厚度算法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，消除了天空光觀測時使用擋板帶來的誤差，反演結(jié)果的誤差小于WMO要求的觀測精度0.05. 本文首次利用654組船基和約1萬組岸島基實(shí)測數(shù)據(jù)對中國海域氣溶膠的時空分布和模態(tài)信息進(jìn)行了全面的分析。渤海、北黃海、南黃海和南海四個海域相比，南海受陸地影響小且降水充沛，空氣最為清潔，北黃海周邊的遼寧和朝鮮工業(yè)污染較輕，空氣清潔度次之；渤海受四周陸地工業(yè)污染的影響，空氣最為污濁，只在渤海西側(cè)北戴河至曹妃甸沿岸海域和渤海中部，大氣比較清潔；南黃海海域受臨近的山東、江蘇和長三角工業(yè)污染和海霧的影響，空氣也比較污濁。Angstrom指數(shù)α在萊州灣、遼東灣、渤海海峽、遼河口、威海北部、大連東部等沿岸海域隨地域變化較大，而在外海變化相對較��；當(dāng)空氣比較清潔（β0.2）時，氣溶膠成分的變化成為AOD變化的主要原因，α與AOD一般呈正相關(guān)；而空氣比較渾濁（β0.2）時，AOD變化的影響因子也比較多，AOD與α沒有明確的關(guān)系，只在某些斷面α與AOD呈負(fù)相關(guān)。渤黃海海域冬季寒冷干燥，AOD為全年的極小值，春夏季受到沙塵暴和海霧的影響，AOD為全年的極大值。位于黃海的圓島氣溶膠監(jiān)測站可以很好地反映這種趨勢，而位于大連岸邊的監(jiān)測站，冬季受到供暖產(chǎn)生的煙霧氣溶膠的影響，AOD為全年最大值，不能很好地反映渤黃海海域海洋氣溶膠的變化情況。南方海域，AOD極大值出現(xiàn)在冬季，到了夏秋季，因?yàn)榇罅拷邓臎_刷和盛行東南風(fēng)帶來的海鹽氣溶膠，AOD為全年極小值。位于東海的三沙監(jiān)測站和南海的大萬山監(jiān)測站都是這種情況。 根據(jù)Angstrom指數(shù)和渾濁度系數(shù)性質(zhì)的不同，將中國海洋氣溶膠分為三個模態(tài)（主要適用于北方海域），清潔大氣型氣溶膠（背景氣溶膠）、沙塵型氣溶膠、混合模態(tài)型氣溶膠。其中清潔大氣性氣溶膠占總數(shù)的55%，可作為中國海域的背景氣溶膠；沙塵型氣溶膠占12%，主要受陸地沙塵影響，分布在沿岸海域；混合模態(tài)型氣溶膠占33%。 本文利用長時間AOD序列分析了不同時間窗口下氣溶膠的變化規(guī)律，為衛(wèi)星數(shù)據(jù)真實(shí)性檢驗(yàn)最佳時間窗口的選擇和反演誤差的分析提供了依據(jù)。氣溶膠光學(xué)厚度較小時，它的變化也比較��；氣溶膠光學(xué)厚度較大時，它的變化也比較大。隨著時間窗口的增大，窗口下的氣溶膠光學(xué)厚度序列的平均相對誤差和平均絕對誤差也逐漸增大。在同一個時間窗口，隨著AOD的增大，平均絕對誤差分布范圍增大，均值增大，而平均相對誤差變化不大。AOD變化小的站點(diǎn)，時間窗口可以選的大一些；而AOD變化較劇烈的站點(diǎn)，時間窗口就要相應(yīng)減小。氣溶膠光學(xué)厚度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)真實(shí)性檢驗(yàn)在中國海域的時間窗口不應(yīng)超過±0.5h。 研究期間，作者承擔(dān)了海洋觀測技術(shù)規(guī)范關(guān)于氣溶膠觀測規(guī)范的編寫工作，并撰寫了5篇科研論文，其中3篇已發(fā)表，1篇待發(fā)表，1篇在審稿中。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X513
【圖文】：

圖 1-1 大氣氣溶膠尺度分布與源匯關(guān)系1.3.氣溶膠的環(huán)境和氣候效應(yīng)全球氣候系統(tǒng)是其各類分量及組分相互作用的結(jié)果[32-36]。決定氣候系統(tǒng)整體狀態(tài)的兩個主要過程是太陽輻射加熱與地面長波(紅外)輻射冷卻[35,37]，任何一個過程的變化都會對全球能量平衡產(chǎn)生擾動，從而造成氣候變化或者氣候擾動[38]。輻射強(qiáng)迫可以改變氣候系統(tǒng)輻射平衡[31,39]。輻射強(qiáng)迫可以分為內(nèi)強(qiáng)迫與外強(qiáng)迫。外強(qiáng)迫指地球氣候系統(tǒng)以外的輻射強(qiáng)迫，如行星軌道變化和太陽輻射變化等。內(nèi)輻射強(qiáng)迫指地球氣候系統(tǒng)之內(nèi)的輻射強(qiáng)迫，如火山活動和大氣成分的變化（溫室氣體與氣溶膠）。大氣中溫室氣體與氣溶膠濃度的變化正在影響著氣候系統(tǒng)的輻射平衡[7,34]。氣溶膠對氣候的影響主要通過兩種方式實(shí)現(xiàn)[39,40]：一種是直接影響氣候，主

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AERONET水色觀測站點(diǎn)分布圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2780919