河西春季沙塵氣溶膠粒子散射特性初步研究

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1、第２９卷第４期高原氣象Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．４２０１０年８月ＰＬＡＴＥＡＵＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹＡｕｇｕｓｔ，２０１０田磊，張武，史晉森，等．河西春季沙塵氣溶膠粒子散射特性的初步研究［Ｊ］．高原氣象，２０１０，２９（４）：１０５０－１０５７河西春季沙塵氣溶膠粒子散射特性的初步研究田磊，張武＊，史晉森，黃建平，宋松濤，丁曉東，閉建榮，曹賢杰，張鐳（蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院半干旱氣候變化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州７３００００）摘要：利用２００８年春季中美沙塵暴聯(lián)合觀測試驗(yàn)中張掖觀測站的積分渾濁度儀及同期常規(guī)氣象資料，分析了有、無沙塵天氣下氣溶膠總散射系數(shù)（５５０ｎｍ）及后向散射

2、比的日變化特征，討論了一次典型的沙塵暴過程中氣溶膠的散射特性。結(jié)果表明，在這兩種天氣狀況下，總散射系數(shù)日變化都呈雙峰型，但峰值大小和出現(xiàn)的時間不同。無沙塵日的氣溶膠細(xì)粒子所占比例的變化較為明顯，日較差比有沙塵日的大。沙塵暴發(fā)生時，氣溶膠總散射系數(shù)有明顯的突變，積分濁度儀是對沙塵氣溶膠連續(xù)監(jiān)測的有效的工具。關(guān)鍵詞：河西走廊干旱區(qū)；氣溶膠；總散射系數(shù)；后向散射系數(shù)比；積分濁度儀文章編號：１０００－０５３４（２０１０）０４－１０５０－０８中圖分類號：Ｐ４２５．５＋５文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ近年來，我國在沙塵氣溶膠光學(xué)特性方面也有許多１引言［５］［６］［１２］研究，申彥波等、姚濟(jì)敏等

3、、牛生杰等利用大氣氣溶膠是指大氣與懸浮在大氣中的直徑在太陽光度計(jì)觀測資料，討論了我國北方沙漠地區(qū)的幾個納米（ｎｍ）到幾十微米（μｍ）之間的固體和液體大氣氣溶膠在沙塵天氣下的光學(xué)特性。在散射特性［１３］顆粒共同組成的多相體系，具有化學(xué)成分復(fù)雜、時方面，楊蓮梅等利用塔克拉瑪干沙漠腹地塔中間和空間變化大的特點(diǎn)。氣溶膠粒子能夠吸收和散氣象站積分渾濁度儀和能見度儀觀測資料，分析了射太陽輻射，從而影響地－氣系統(tǒng)的輻射收支，造粒子的散射系數(shù)在各級沙塵天氣中的特征。章秋英［１４］成氣溶膠的直接輻射強(qiáng)迫效應(yīng)。另外，氣溶膠粒子等利用錫林浩特觀象臺積分濁度計(jì)的觀測資料，還可以作為云的凝結(jié)

4、核影響云的物理和光學(xué)特性以分析了半干旱地區(qū)氣溶膠的散射系數(shù)變化特征?？拢郏保担菁敖邓剩⒆鳛榉从潮砻嬗绊懘罅炕瘜W(xué)反應(yīng)的宗建等利用北京觀象臺的散射系數(shù)數(shù)據(jù)及部分速度，造成氣溶膠的間接輻射效應(yīng)。因此，大氣氣ＰＭ１０質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，分析了觀測期內(nèi)散射系數(shù)的變?nèi)苣z在大氣輻射和氣候變化的研究中占有重要地化特征及散射系數(shù)與ＰＭ１０質(zhì)量濃度以及能見度的［１－４］［１６］位。關(guān)系。張玉潔等分析了黃土高原半干旱地區(qū)氣［１７］沙塵氣溶膠是對流層氣溶膠的主要成分之一，溶膠光學(xué)厚度變化特征。延昊等利用積分濁度其來源主要是自然生成，受下墊面和天氣狀況影響計(jì)和ＰＭ１０濃度監(jiān)測儀，對中國北方２

5、００５年觀測的較大，尤其是沙塵暴天氣發(fā)生時，大量沙塵將滯留氣溶膠散射系數(shù)與可吸入顆粒物ＰＭ１０質(zhì)量濃度做在大氣中。對于春季易發(fā)生沙塵暴的西北干旱半干了分析。旱區(qū)來說，沙塵氣溶膠是影響氣候與環(huán)境的重要因由于沙塵粒子成分及粒徑等的復(fù)雜性以及來自［５－６］素。強(qiáng)沙塵暴天氣產(chǎn)生的沙塵氣溶膠可以長距不同地區(qū)的沙塵復(fù)折射指數(shù)不同，以其地面反照率離輸送，通過微粒生物化學(xué)循環(huán)和改變輻射平衡，的區(qū)域性差別，使得大氣層頂?shù)纳硥m強(qiáng)迫存在很大對全球變化有重要影響。因此，我國西北干旱區(qū)的的不確定性，進(jìn)而導(dǎo)致了對其氣候效應(yīng)的研究存在［７－１１］［１８］沙塵氣溶膠受到許多相關(guān)科學(xué)工作者關(guān)注。很大

6、的不確定性。因此，獲得更全面、更有效的收稿日期：２００９－０７－０８；改回日期：２００９－０９－１２基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（４０６３３０１７）資助作者簡介：田磊（１９８４—），男，甘肅武威人，碩士研究生，主要從事大氣輻射和遙感研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｉａｎｌｅｉ０４＠ｌｚｕ．ｃｎ　?。ㄐ抛髡撸簭埼洌牛恚幔椋欤海鳎瑁幔睿纾溃欤酰澹洌酰悖睿雌谔锢诘龋汉游鞔杭旧硥m氣溶膠粒子散射特性的初步研究１０５１沙塵氣溶膠信息顯得十分重要。但是，在我國目前對沙塵氣溶膠光學(xué)特性的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果仍鮮見報(bào)道（太陽光度計(jì)只能在白天觀測且受云層的影響，衛(wèi)星也只提供過境時的監(jiān)

7、測數(shù)據(jù)）。而積分渾濁度儀可以提供連續(xù)、實(shí)時的觀測資料，實(shí)時監(jiān)測沙塵事件，是目前分析、評估沙塵氣溶膠隨時間變化和沙塵暴影響的重要手段之一。在國外，對沙塵事件的［１９］監(jiān)測方面，積分濁度儀已經(jīng)得到很好的利用。河西走廊干旱區(qū)是我國沙塵暴必經(jīng)之路和部分沙塵源區(qū)，春季沙塵頻發(fā)，沙塵隨風(fēng)被輸送至下游地區(qū)，對蘭州市春季顆粒物污染的貢獻(xiàn)也不容忽［２０］視。了解該地區(qū)沙塵天氣及背景天氣下的氣溶膠散射特性對進(jìn)一步了解西北地區(qū)沙塵氣溶膠的物圖１觀測站地理位置理特性及其輻射效應(yīng)有很大的幫助。本文利用Ｆｉｇ．１Ｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｔａｔｉｏｎ２００８年春季由蘭州大