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------宋怀荣
黄渤海海域和北京地区大气气溶胶物理特性研究
摘要
本文首先利用 2011 年 6 月黄海航次和 11-12 月黄渤海航次上 LAP321 激光气
溶胶粒度谱仪的测量数据,获得并分析了每个站位的大气气溶胶粒子数密度及数
密度谱,探索了气溶胶数密度与风向、风速的关系;然后采用网站数据
研究了北京地区气溶胶粒子体积谱的季节性分布规律,并讨论了粒子大小与单次
散射率的关系等;最后结合 CALIPSO 卫星数据探讨了大气垂直方向上云和气溶胶
的分布特征。
研究发现:受人类活动影响较大的近岸海域,气溶胶数密度值比较大,尤其
是粒子半径为 µm~µm 的气溶胶粒子。在该海域,除了沙尘暴等恶劣自然
现象的影响之外,人为活动和雾霾天气是影响气溶胶数密度值增大的主要因素,
而空气相对湿度对气溶胶粒子数密度的影响较小,可作为辅佐因子考虑。距离海
岸较远的海域上,受人类活动影响较小,半径在 µm~µm 范围的气溶胶粒
子主要出现在风源附近,以及风速由小变大的海域附近,大部分粒子是由海-气
交换等过程产生的较小尺度的海盐气溶胶。影响半径在 µm~µm 范围的气
溶胶粒子的主要因子是风速,大风使海表面上的浪花破碎产生飞沫,从而形成尺
度较大的海盐气溶胶粒子。
根据的气溶胶月平均数据, 对北京市大气气溶胶体积谱的季节
性变化,气溶胶体积谱与光学厚度、Ångström 指数、小颗粒比例以及单次散射
反照率的关系进行分析。结果表明:北京市气溶胶体积谱的最大峰值在春季主要
由沙尘贡献(峰值半径约为 3µm,粗模态),在夏季主要受温度和湿度的影响(峰
值半径约为 µm,细模态)。在吸收性粒子浓度较低情况下,细模态粒子占主
导地位时,单次散射反照率随波长的增大而减小,粗模态粒子占主导地位时,单
次散射反照率随波长的增大而增大。
根据 CALIPSO 卫星数据,得到衰减的向散射强度和色比图,研究了云和大气
气溶胶的垂直结构。此外,在没有不可穿透云的地区,通过衰减的后向散射和后
向散射色比数据,能有效分辨出陆地和海表面,即通常情况下,海表面上色比
χ'> ,陆地上色比χ'< 。
关键词:气溶胶;数密度;数密度谱;气溶胶体积谱;小颗粒比例
Study on Physical Properties of Atmospheric Aerosols
over Huang-Bo Sea and Beijing Areas
Abstract
In this paper, it is obtained and analyzed firstly that many data of aerosol number
densities and size distributions measured by laser aerosol particle size spectrometer
(LAP-321) during the YellowSea voyage in June 2011 and the Huang-Bo Sea voyage
in November and December 2011. And the relationships between aerosol number
densities and wind direction, wind speed are studied at the same time. Secondly,
seasonal characters of aerosols’ volume distributions of Beijing are studied by using
data. And the relationships between aerosol size and single scattering rate
are discussed as well. Finally, the distributions of clouds and aerosols in the
atmospheric vertical direction are discussed by using the CALIPSO satellite data.
Studies find that aerosol number density values are relatively high at the inshore
affected by human activities, especially the aerosols