| 标题 | 北方大气气溶胶微物理特性分析 |
| 范文 | 张彦强 【摘要】选取2001-2013年兰州、榆林、北京、香河四个代表站大气气溶胶观测资料，对我国北方大气气溶胶微物理特性分析，结果表明我国北方光学厚度季节变化显著，夏季多为人为气溶胶，春、夏季均具备较高光学厚度，以春季最高；北方沙尘源区兰州与榆林的Angstrom波长指数与气溶胶光学厚度关系简单，随光学厚度增加而减少；而下游区域Angstrom波长指数与气溶胶光学厚度关系复杂，说明下游区域受沙尘气溶胶粗粒子与人为污染细粒子等各类粒径气溶胶共同影响。我国北方四个代表站体积谱分布特点为：峰值半径分别集中3.8-6.0μm的粗模态与0.4-0.15μm积聚态。冬半年沙尘源粗模峰占据比重较大，夏半年下游区以积聚态峰为主。四个代表站单次散射反照率表现为冬季低、夏季高特点。 【关键词】北方 大气气溶胶 物理特性 分析 【中图分类号】X513 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）04-0053-02 一、资料来源和研究方法 本文选取2001-2013年兰州、榆林、北京、香河四站大气气溶胶观测资料。季节划分采用常规标准：3～5月为春季，6～8月为夏季、9～11月为秋季，12月至次年2月为冬季，冬半年包括冬季和春季，夏半年包括夏季和秋季。采用常规曲线对比法对北方大气气溶胶微物理特性分析。 二、结果分析 1.光学厚度 光学厚度（AOT）是气溶胶微物理特性主要参数之一，能够表征大气混浊度及气溶胶含量。分析北方四个站点月平均光学厚度（670nm）变化，北方各站光学厚度值随季节变化显著，且春季光学厚度最高。榆林春季月平均光学厚度较高，尤其4月达峰值，和我国北方春季4月沙尘天气相关。兰州春季受沙尘气溶胶影响，冬季受采供暖所排放燃烧气溶胶影响。北京6月平均光学厚度为0.68，香河站7月是0.62，光学厚度值均较高，这是因为大气相对稳定，降水稀少，对污染物扩散及清除不利。冬季四站点月平均光学厚度要比别的季节低，是因为我国北方被冬季风所影响，污染物扩散速度变快；除4月外，北京、香河月平均光学厚度均要比其他两站点要高，表明人为污染气溶胶是我国北方东部主要大气气溶胶。 2.Angstrom波长指数 Angstrom波长指数a是衡量气溶胶粒子大小的一个主要光学参数，阐述气溶胶光学厚度随波长变化。A为0～2，平均1.3左右，a愈小则表明气溶胶粒子平均半径愈大，粒子尺度愈大；反之a愈大，气溶胶粒子平均半径愈小，则气溶胶粒子尺度愈小，则与分子散射愈接近。 分析我国北方四个代表站月平均Angstrom波长指数，北方四个代表站a最低值均在4月发生，兰州a值为0.54，比沙尘气溶胶a值略高，榆林为0.32，该值处于沙尘气溶胶a值范围内，说明我国北方西部4月主要受沙尘气溶胶影响。季节上，Angstrom波长指数春季较小，夏季较大，表明春季大气气溶胶粒子粒径很大，我国北方春季常出现沙尘天气；北方东部全年a值处于0.7～14，说明我国北方东部大气气溶胶主要是城市-工业气溶胶、生物质燃烧气溶胶等人为污染。 分析北方四个代表站气溶胶光学厚度（870nm）和Angstron指数函数关系：榆林、兰州沙尘源区站点主控粒子大都是粗沙尘气溶胶粒子，通过远距离传输及粗粒子干、湿沉降作用，北方东部气溶胶粒子大都是人为污染粒子与沙尘粒子。 3.体积尺度谱分布 我国北方四站冬半年平均体积尺度谱分布均具备双峰型谱分布特征。粗模态粒子半径3.0～6.0μm，积聚型粒子半径0.07～0.3μm。当光学厚度（AOT）>1时，榆林与兰州在半径为0.3～0.5μm内出现一个伪峰，而别的站不存在。 兰州与榆林粗模态峰值半径随AOT增大而变大，若AOT≤0.6，峰值平均半径约是3μm，若AOT>0.6，则峰值平均半径约5μm。而积聚态峰值平均半径伴随着AOT增大而变小，若AOT<0.6时，峰值平均半径0.11-0.15μm；若AOT>0.6时，峰值平均半径约0.1μm。 香河与北京粗模态峰值半径随AOT增大而变小，若AOT≤0.6，峰值平均半径约是7μm，若AOT>0.6，则峰值平均半径约4.6μm。而积聚态峰值平均半径伴随AOT增大而变大，若AOT<0.6，峰值平均半径约0.11μm；若AOT>0.6时，峰值平均半径0.11-0.15μm。 夏半年我国北方四个代表站平均体积尺度分布上，四站粗模态粒子半径3.8-5.0μm，积聚态粒子半径0.09-0.15μm。粗模态与积聚态半径均随AOT增大而变大，特别是AOT≤0.6时显著。当香河与北京AOT>1.5时，兰州与榆林AOT>1时，积聚态峰半径升至0.25-0.3μm。 4.单次散射反照率 单次散射反照率指气溶胶散射消光和总消光比，是对气溶胶粒子吸收特性衡量的参数。分析北方四个代表站单次散射反照率月变化，北京、香河、兰州、榆林四站单次散射反照率最大值分别在8月、7月、7月、7月，数值为0.937、0.96、0.937、0.938；北京、香河及兰州单次散射反射率最小值分别于12月、12月及2月，数值分别为0.84、0.85及0.89。单次散射反照率表现为冬季低、夏季高；榆林和兰州单次散射反照率数据均较大，说明这两站气溶胶散射能力较强。 三、结论 1.我国北方光学厚度季节变化显著，夏季多为人为气溶胶，春、夏季均具备较高光学厚度，以春季最高；北方沙尘源区兰州与榆林Angstrom波长指数与气溶胶光学厚度关系简单，主要随光学厚度增加而减少；而下游Angstrom波长指数与气溶胶光学厚度关系复杂，说明下游主要受沙尘气溶胶粗粒子与人为污染细粒子等各类粒径气溶胶共同影响。 2.我国北方四个代表站呈体积谱分布特点为：峰值半径分别集中3.8-6.0μm粗模态与0.4-0.15μm积聚态。冬半年沙尘源粗模峰占据比重较大，夏半年下游区以积聚态峰为主。兰州和榆林夏半年粗模态与积聚态保持均衡趋势。 3.我国北方四个代表站单次散射反照率表现为冬季低、夏季高；榆林和兰州单次散射反照率数据均较大，说明这两站气溶胶散射能力较强。 参考文献： [1]于兴娜.东亚地区大气气溶胶的微观特性及表面化学反应对其影响[D].上海：复旦大学，2008. [2]章文星，吕达仁，王普才.北京地區大气气溶胶光学厚度的观测和分析[J].中国环境科学，2002，22（6）. |
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