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基于MERRA-2数据的中国气溶胶光学厚度时空变化研究

王洁  
【摘要】:气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)是表征大气浑浊度的关键物理量,也是确定气溶胶气候效应的关键因子。粗放式的经济发展方式给我国带来了严重的空气污染,对不同类型气溶胶的AOD时空变化特征进行充分了解,有利于对大气环境治理提供有效的数据支持,同时AOD长时间序列时空变化研究是分析气溶胶气候效应的基础,也是研究气溶胶与全球变暖、南涝北旱、季风雨带等相互作用的关键。本文基于MERRA-2再分析资料AOD数据,研究我国(不包括南海诸岛)1980-2018年的黑碳、沙尘、海盐和硫酸盐四种不同类型气溶胶的AOD时间和空间变化,并选择不同类型AOD的较高值地区作为典型研究区域,分析近40年来四种类型气溶胶的AOD区域时空变化特征。本文的主要研究结论如下:(1)我国四种类型气溶胶的AOD均呈上升趋势。其中,硫酸盐AOD上升趋势最大。四种类型AOD在典型地区中的年变化与全国四种类型AOD年变化较同步,且上升趋势更大。(2)四种类型气溶胶的AOD具有明显的季节变化。我国黑碳AOD在春季最大,且多年来上升趋势最明显,而在京津冀地区则受夏季影响最大;海盐AOD在我国及珠三角地区中,夏季上升趋势最明显,而在整体上春季海盐AOD均值较大;沙尘和硫酸盐AOD在我国及其典型地区中的季节变化与趋势变化相一致。(3)1980-2018年四种类型AOD在中国及其典型地区中存在多时间尺度特征。其中,四种类型AOD在20a以上较大时间尺度的周期振荡具有全时域性,且能量较大,在中等时间尺度和较小时间尺度上存在周期振荡差异。整体变化趋势上,仅硫酸盐AOD在20a以下的时间尺度中呈下降趋势。(4)我国黑碳、海盐和硫酸盐AOD空间变化趋势都呈现东高西低的分布格局。其中,黑碳和硫酸盐AOD在典型地区中分别形成了南高北低和北高南低的空间变化格局;沙尘AOD空间变化趋势的高值则集中在我国西北地区,尤其是南疆地区北部,低值区则主要分布在华北及东北。


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