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兰州远郊榆中地区气溶胶吸收特征

张磊  
【摘要】:气溶胶的吸收性对气候的影响远比温室气体复杂得多。与温室气体相比,气溶胶的排放源、形成机制等均不相同,成分更加复杂多变,时空分布更不确定,气溶胶的吸收对气候的影响,仍然难以定量评估。为了更好的了解西北半干旱地区气溶胶的吸收特性及其气候影响,本文分析了2008年1月至2009年8月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)黑碳浓度变化特征,并采用2008年中美沙尘暴联合观测实验张掖观测资料,计算了西北半干旱地区的气溶胶质量吸收效率(mass absorption efficiency,MAE),并结合SACOL黑碳浓度和同期气象资料,计算分析了SACOL气溶胶吸收系数(AAC)。 (1) SACOL黑碳气溶胶平均浓度为1568ngm-3,小于东部地区区域本底站北京上甸子,反映SACOL受污染轻。SACOL黑碳气溶胶浓度有明显的季节变化,冬季最大,春季最小。春夏秋冬四季黑碳浓度分别为1234.74、1290.23、1669.06、2088.73 ngm-3。黑碳浓度的日变化呈现明显的双峰结构;利用多项式拟合得到SACOL黑碳气溶胶本底浓度为1000ngm-3。 (2)利用2008年中美联合沙尘暴观测实验张掖观测资料,分析得到西北半干旱地区MAE为8.61m2g-1,高于Bond和Bergstrom提出的纯黑碳MAE 7.5m2g-1。 (3) SACOL吸收系数平均值为13.48Mm-1,在已有研究报道中处于低数值,并有明显的季节变化,冬季最大,春季最小。采暖期、沙尘期和降水期AAC分别为15.66、12.22和8.84Mm-1。采暖期气溶胶主要来源于居民燃煤取暖排放,以细粒子为主,数浓度最大时对应的粒子空气动力学直径(MNCD)为0.698μm;沙尘过程中大粒子增多,MNCD为0.780μm,气溶胶来源比较复杂,其吸收性是沙尘粒子和其他气溶胶粒子相互作用的结果。 (4)对采暖期和沙尘期个例的研究表明,垂直风速与SACOL的AAC和NC有较密切关系。由于SACOL处在塬顶,在冬季冷空气过境时,SACOL由上升运动主导,上升运动和数浓度相关系数为-0.88,较强的上升运动清除了SACOL的气溶胶,使得数浓度和吸收系数减小;在沙尘过程中,SACOL也由上升运动主导,上升运动和数浓度相关系数为-0.97,随着上升运动的减弱,SACOL数浓度增长,说明该时段SACOL气溶胶主要来自上空沙尘粒子的沉降。


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