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沙尘气溶胶瞬时谱演变特征及拟合研究

顾宇丹  
【摘要】:利用美制APS-3310A型激光空气动力学气溶胶粒子谱仪在巴音浩特、盐池、银川等地获得了具有代表性的背景大气、浮尘、扬沙、沙尘暴天气的沙尘气溶胶资料。统计分析了不同天气沙尘气溶胶的浓度变化,粒子谱的瞬时演变特征,并用非线性最小二乘法对粒子谱进行拟合,并做了误差分析。 1、不同天气,沙尘气溶胶的浓度(数浓度、表面积浓度和质量浓度)的变化特征。背景、浮尘、扬沙、沙尘暴天气沙尘气溶胶浓度依次增大。背景大气沙尘气溶胶数浓度、表面积浓度和质量浓度分别为25-29个/cm~3、223~255μm~2/cm~3、0.32~0.4mgm~3;浮尘天气分别为28~45个/cm~3、249~412μm~2/cm~3和0.25~0.43mg/m~3;扬沙天气分别为56~156个/cm~3、405~1419μm~2/cm~3和0.43~1.89mg/m~3;沙尘暴天气分别为209~359个/cm~3、1337~2533μm~/cm~3和1.42~2.95mg/m~3。浮尘期间,粒子数浓度主要集中在1.0~2.0μm范围内;扬沙期间,粒子数浓度主要分布在0.1~1.0μm、1.0~2.0μm之间;沙尘暴天气,粒子数浓度集中在小于2.0μm范围内,且在0.1~1.0μm范围内的比重略大,达0.5以上。沙尘天气,表面积浓度在小于等于2.0μm和大于2.0μm范围内的比重相接近,分别在0.45和0.55附近;质量浓度在大于2.0μm范围内的比重超过小于等于2.0μm范围内的比重,达0.7以上。 2、分析不同沙尘天气气溶胶瞬时谱(浓度谱、质量谱、表面积谱)的演变特征。不同等级的沙尘天气,数浓度谱、表面积谱和质量谱的谱型之间存在差异。同一天气条件下,三种浓度谱的峰值浓度存在明显变化,变化趋势与总浓度保持一致。浮尘三种浓度谱的谱型较窄,对应的峰值直径主要在1.036~1.286μm、2.128~2.287μm和2.287~3.050μm之间,浮尘结束时峰值粒径范围略有减小。扬沙浓度谱的谱型较宽。数浓度谱的峰值浓度在前30min内由5个/cm~3增至8个/cm~3左右,之后不断下降,结束时仅为3个/cm~3;峰值直径主要在0.835~0.897μm和0.897~0.964μm两个粒径档中变动。表面积谱的峰值浓度随时间由36μm~2/cm~3增至56μm~2/cm~3,再减少到20μm~2/cm~3左右;峰值直径范


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