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《兰州大学》 2011年
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张掖地区气溶胶光学特征的观测研究

向涛  
【摘要】:本文利用2008年4-6月中国-美国联合沙尘气溶胶观测试验的数据,分析了张掖站所在地气溶胶的吸收、散射和光学厚度等特征。主要结论如下: 1)观测期间气溶胶吸收系数小时均值的平均值(标准差)为11.9Mm-1(10.2Mm-1),散射系数平均值(标准差)为96Mm-1(115Mm-1)。气溶胶光学厚度的平均值为0.39(0.32)。从总体上来看,该地区散射和吸收系数都较中国东部地区的观测结果小,这与该地区的工业化水平和经济发展状况有密切关系。 2)吸收和散射系数变化较剧烈。吸收系数的变化主要表现为受人类活动的气溶胶排放和大气扩散条件影响的日变化;而散射系数的变化除了以上两个因素外,还受沙尘天气影响较大。在非沙尘日散射系数和吸收系数的日变化表现为明显的“双峰”特征。且夜间的散射和吸收系数明显高于白天。 3)非沙尘日气溶胶光学厚度的日变化较平缓,在一日内的变化趋势是先上升,而后相对稳定。非沙尘日的气溶胶光学厚度日均值一般小于0.5,而沙尘日的气溶胶光学厚度一般超过0.5,甚至超过1。 4)由于特殊的山谷地形,该地区的风向在一日内有明显的转换,表现出较为明显的山谷风特征。午夜到上午10:00以东南风为主导,11:00到晚上20:00以西北风为主导。其余时间段以偏南风为主导。一日内的最大风速出现在下午15:00。 5)观测期间PM10浓度日均值的变化较为剧烈,主要与沙尘天气有关。有18天的PM10日均浓度超过国家环境空气质量的二级标准(150μg/m3),占观测总天数的30%,而在非沙尘日PM10日均浓度则大多在100μg/m3左右。 6)观测点为东南风时,气溶胶吸收系数和散射系数往往容易出现较高值,但气溶胶光学厚度值却往往较低。西北风时,吸收系数和散射系数往往容易出现较低值,但气溶胶光学厚度值却经常会出现较大值。尽管西北风经常会携带来较多的沙尘气溶胶,使得观测点的散射系数有一定的增加。但受东南风影响时观测点的气溶胶吸收和散射系数明显高于受西北风影响时的吸收和散射系数。对于光学厚度而言,西北风影响时的光学厚度水平则明显高于东南风影响时的水平。除了东南风和西北风外,偏南风和偏南西南风携带来的气溶胶的吸收、散射系数和气溶胶光学厚度平均水平也较高。 7)根据来源将影响观测点的气溶胶分为人类活动排放的污染物和主要由于自然因素排放的沙尘气溶胶。两种气溶胶的散射和吸收效率有明显的区别,污染物气溶胶的质量散射系数接近沙尘气溶胶的2倍,而污染物气溶胶的质量吸收系数则比沙尘气溶胶大一个量级。两种气溶胶常常混合在一起,使得该地区的气溶胶的散射系数和吸收系数特征比较复杂。
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