13 / 2017-04-14 21:38:24

黄土高原半干旱区典型日气溶胶综合观测分析

吸收性气溶胶,物理特性,垂直传输,气象场,辐射强迫

为深入理解典型区域黄土高原半干旱区气溶胶物理特性及其与气象场、辐射场的相互作用，利用兰州大学半干旱气候与环境观测站精确的太阳光度计、激光雷达、微波辐射计地基综合观测资料，结合辐射传输模式分析了典型个例2012年9月3日、4日、21日和28日的气溶胶物理特性、垂直分布特征，及其与气象场的相互影响。利用激光雷达资料反演气溶胶消光和后向散射系数的过程中，首次尝试利用灰色关联度法确定标高，反演结果积分得到的光学厚度与地基太阳光度计观测得到的光学厚度相关性可达到0.9以上，反演结果可靠。研究时期气溶胶440 nm光学厚度变化范围介于0.3-0.6，吸收光学厚度主要集中于0.02-0.06，波长指数的变化范围介于0.979-1.414，平均值为1.257 ± 0.107，气溶胶体积尺度分布谱存在两个明显的大值区，呈现双峰结构，分别为0.09-0.33 μm3/μm2和1.30-6.64 μm3/μm2，其中前者更为明显，说明此时段气溶胶以细模态吸收性粒子为主。气溶胶存在明显的垂直传输与沉降过程，高层气溶胶消光系数从07时至14时逐渐增大，12时至14时达到一天最大抬升高度，最大抬升高度集中在1.7-2.3 km，气溶胶主要分布在2 km以下。其中9月4日气溶胶消光光学厚度最大，抬升过程最为明显，气溶胶抬升高度最高可达2.3 km，消光系数可达到1.2 km-1，相应温度场从13时开始在0.7 km附近出现温度为15 ℃左右的高值区，主要由于气溶胶吸收太阳辐射加热大气导致。气溶胶在大气层顶、地表以及大气中造成的瞬时辐射强迫平均值分别为-9.387 W/m2，-30.478 W/m2，21.089 W/m2，气溶胶对地面和大气层顶产生冷却效应，加热大气。大气层顶负辐射强迫较小，某些时刻出现了正值，大气中的辐射强迫是大气层顶的3倍左右，表明研究时期气溶胶吸收性较强。