石家庄春季大气气溶胶物理特征的观测研究

【摘要】：对石家庄近地面大气气溶胶物理特征的研究,可以为华北地区气溶胶的气候效应研究提供基础。因此,于2010年5月9日～5月23日在石家庄市气象局内进行了大气气溶胶的综合观测。本文利用该观测结果,结合石家庄市气象局提供的同期气象资料,分析了气溶胶数浓度、谱分布特征和光学特性及其成因,发现： (1)石家庄此次观测的气溶胶以超细粒子(粒径0.1μm)为主,与WPS (wide particle spectrometer model 1000XP)在国内其它城市的观测结果相比,各粒径范围内的气溶胶数浓度平均值均较高,而且超细粒子平均数浓度所占粒子总数浓度比例也较大。污染气体和颗粒物排放量高,风速较小抑制平流输送,以及东南风为主导风向时引起的输送作用带来的高气溶胶数浓度是造成该市污染严重的主要原因。 (2)石家庄市晴天气溶胶粒子数浓度日变化明显,且不同粒径气溶胶粒子数浓度日变化差异显著。气溶胶粒子总数浓度和超细粒子数浓度在7时、12时和21时达到峰值,而大粒子(粒径0.1μm)数浓度峰值出现的时间为7时和23时。这主要受太阳辐射和温度引起的光化学反应、边界层高度的日变化以及建筑施工时间的影响。 (3)观测期内5月17日的相对湿度最高,这可能是造成气溶胶总散射系数值在这天最高的原因。气溶胶的总散射系数与能见度的变化大体上呈反相关关系。 (4)晴天总散射系数在三个波段上(λ=450nm,550nm,700nm)的变化趋势是完全一致的,同时出现极大值与极小值,只是在数值大小上有区别,波长越小对应的总散射系数就越大。后向散射系数的变化规律与总散射系数的变化规律一致,但其数值比总散射系数小了一个量级左右。气溶胶总散射系数与气溶胶数浓度的日变化规律是基本一致的。阴天时积聚模态的气溶胶粒子浓度较高,对大气消光影响更大,造成阴天时总散射系数值比晴天时总散射系数值要高。 (5)石家庄市大气气溶胶后向散射比的值(λ=550nm)大部分都在0.16以上,观测期间平均值为0.15,说明石家庄市区上空大气气溶胶中细粒子含量比较大。三个波段的后向散射比日变化规律基本一致,波长越大的后向散射比越大,与在兰州观测研究的结果一致。