半干旱区卷云和沙尘气溶胶激光雷达观测

【摘要】：卷云和沙尘可以改变大气辐射过程,影响气候变化。但观测资料相对较少,还不能准确和定量地描述它们的辐射强迫以及在气候变化中的作用。本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)激光雷达对卷云基本特征和沙尘气溶胶进行了观测分析。 (1)利用2007年4月-11月SACOL微脉冲激光雷达观测资料,统计分析了该地区上空卷云高度、厚度及光学厚度的基本特征。结果表明卷云高度主要分布范围在6-13km,72%的卷云出现在7-9km高度范围内,卷云出现的平均海拔高度为10.16±1.32km；卷云厚度分布范围为0.3-2.8km,平均厚度为1.10±0.49km；卷云光学厚度分布范围为0.003-1.057,平均光学厚度为0.17±0.16,且随着卷云光学厚度的增加卷云出现的频率减小,SACOL卷云以光学厚度小于0.3的薄卷云为主。 (2)分析了2010年3月16日一次沙尘暴过程中气溶胶垂直分布、尺度谱和气象要素的变化特征。结果表明沙尘气溶胶主要的集中在大气低层,雷达散射信号的分布表征了边界层高度的变化特征；风速风向的变化与大气中沙尘气溶胶的变化有很好的相关性,风速的增加要比气溶胶开始增加的时间偏早；沙尘暴发生之前,大气中主要是粒径小于1μm的小粒子,最大数浓度出现的粒径为0.7μm,沙尘暴发生后大气中大于1μm粗粒子明显增加,沙尘过程结束后大气中仍存在一些小的非球形沙尘粒子。 (3)利用偏振激光雷达观测分析了高层沙尘气溶胶的特征,并通过HYSPLIT后向轨迹追踪模式分析了沙尘气溶胶的来源。分析表明,2010年3月22日至23日观测到的2-3kmm高度内的沙尘气溶胶层是由塔克拉玛干沙漠地区沙尘的远距离传输造成的。