河西春季沙尘气溶胶粒子散射特性初步研究

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1、第２９卷第４期高原气象Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．４２０１０年８月ＰＬＡＴＥＡＵＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹＡｕｇｕｓｔ，２０１０田磊，张武，史晋森，等．河西春季沙尘气溶胶粒子散射特性的初步研究［Ｊ］．高原气象，２０１０，２９（４）：１０５０－１０５７河西春季沙尘气溶胶粒子散射特性的初步研究田磊，张武＊，史晋森，黄建平，宋松涛，丁晓东，闭建荣，曹贤杰，张镭（兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室，甘肃兰州７３００００）摘要：利用２００８年春季中美沙尘暴联合观测试验中张掖观测站的积分浑浊度仪及同期常规气象资料，分析了有、无沙尘天气下气溶胶总散射系数（５５０ｎｍ）及后向散射

2、比的日变化特征，讨论了一次典型的沙尘暴过程中气溶胶的散射特性。结果表明，在这两种天气状况下，总散射系数日变化都呈双峰型，但峰值大小和出现的时间不同。无沙尘日的气溶胶细粒子所占比例的变化较为明显，日较差比有沙尘日的大。沙尘暴发生时，气溶胶总散射系数有明显的突变，积分浊度仪是对沙尘气溶胶连续监测的有效的工具。关键词：河西走廊干旱区；气溶胶；总散射系数；后向散射系数比；积分浊度仪文章编号：１０００－０５３４（２０１０）０４－１０５０－０８中图分类号：Ｐ４２５．５＋５文献标识码：Ａ近年来，我国在沙尘气溶胶光学特性方面也有许多１引言［５］［６］［１２］研究，申彦波等、姚济敏等

3、、牛生杰等利用大气气溶胶是指大气与悬浮在大气中的直径在太阳光度计观测资料，讨论了我国北方沙漠地区的几个纳米（ｎｍ）到几十微米（μｍ）之间的固体和液体大气气溶胶在沙尘天气下的光学特性。在散射特性［１３］颗粒共同组成的多相体系，具有化学成分复杂、时方面，杨莲梅等利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中间和空间变化大的特点。气溶胶粒子能够吸收和散气象站积分浑浊度仪和能见度仪观测资料，分析了射太阳辐射，从而影响地－气系统的辐射收支，造粒子的散射系数在各级沙尘天气中的特征。章秋英［１４］成气溶胶的直接辐射强迫效应。另外，气溶胶粒子等利用锡林浩特观象台积分浊度计的观测资料，还可以作为云的凝结

4、核影响云的物理和光学特性以分析了半干旱地区气溶胶的散射系数变化特征。柯［１５］及降水效率，并作为反映表面影响大量化学反应的宗建等利用北京观象台的散射系数数据及部分速度，造成气溶胶的间接辐射效应。因此，大气气ＰＭ１０质量浓度数据，分析了观测期内散射系数的变溶胶在大气辐射和气候变化的研究中占有重要地化特征及散射系数与ＰＭ１０质量浓度以及能见度的［１－４］［１６］位。关系。张玉洁等分析了黄土高原半干旱地区气［１７］沙尘气溶胶是对流层气溶胶的主要成分之一，溶胶光学厚度变化特征。延昊等利用积分浊度其来源主要是自然生成，受下垫面和天气状况影响计和ＰＭ１０浓度监测仪，对中国北方２

5、００５年观测的较大，尤其是沙尘暴天气发生时，大量沙尘将滞留气溶胶散射系数与可吸入颗粒物ＰＭ１０质量浓度做在大气中。对于春季易发生沙尘暴的西北干旱半干了分析。旱区来说，沙尘气溶胶是影响气候与环境的重要因由于沙尘粒子成分及粒径等的复杂性以及来自［５－６］素。强沙尘暴天气产生的沙尘气溶胶可以长距不同地区的沙尘复折射指数不同，以其地面反照率离输送，通过微粒生物化学循环和改变辐射平衡，的区域性差别，使得大气层顶的沙尘强迫存在很大对全球变化有重要影响。因此，我国西北干旱区的的不确定性，进而导致了对其气候效应的研究存在［７－１１］［１８］沙尘气溶胶受到许多相关科学工作者关注。很大

6、的不确定性。因此，获得更全面、更有效的收稿日期：２００９－０７－０８；改回日期：２００９－０９－１２基金项目：国家自然科学基金重点项目（４０６３３０１７）资助作者简介：田磊（１９８４—），男，甘肃武威人，硕士研究生，主要从事大气辐射和遥感研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｉａｎｌｅｉ０４＠ｌｚｕ．ｃｎ　　＊通信作者：张武．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｚｈａｎｇ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ４期田磊等：河西春季沙尘气溶胶粒子散射特性的初步研究１０５１沙尘气溶胶信息显得十分重要。但是，在我国目前对沙尘气溶胶光学特性的连续监测结果仍鲜见报道（太阳光度计只能在白天观测且受云层的影响，卫星也只提供过境时的监

7、测数据）。而积分浑浊度仪可以提供连续、实时的观测资料，实时监测沙尘事件，是目前分析、评估沙尘气溶胶随时间变化和沙尘暴影响的重要手段之一。在国外，对沙尘事件的［１９］监测方面，积分浊度仪已经得到很好的利用。河西走廊干旱区是我国沙尘暴必经之路和部分沙尘源区，春季沙尘频发，沙尘随风被输送至下游地区，对兰州市春季颗粒物污染的贡献也不容忽［２０］视。了解该地区沙尘天气及背景天气下的气溶胶散射特性对进一步了解西北地区沙尘气溶胶的物图１观测站地理位置理特性及其辐射效应有很大的帮助。本文利用Ｆｉｇ．１Ｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｔａｔｉｏｎ２００８年春季由兰州大