黃土高原地區(qū)沙塵氣溶膠的綜合觀測(cè)研究.pdf

1、沙塵暴天氣是我國(guó)西北地區(qū)頻發(fā)的一種強(qiáng)災(zāi)害性天氣，沙塵天氣的發(fā)生對(duì)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都造成了嚴(yán)重的危害，雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)外很多科學(xué)家對(duì)當(dāng)前發(fā)生的沙塵天氣有較深入的研究，但是多集中在局地沙塵天氣和單個(gè)站點(diǎn)的研究，對(duì)于我國(guó)黃土高原半干旱地區(qū)發(fā)生的沙塵天氣研究較少。而我國(guó)黃土高原半干旱地區(qū)由于降水量較少，生態(tài)環(huán)境脆弱，容易導(dǎo)致大范圍的沙塵天氣過程，此外，由于人類社會(huì)發(fā)展對(duì)大氣造成的污染，使大氣中的黑碳?xì)馊苣z也急劇增加，黑碳?xì)馊苣z能強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)輻射

2、，是影響全球氣候變化的一個(gè)重要因子，基于以上分析，本文主要對(duì)黃土高原半干旱地區(qū)的沙塵氣溶膠與黑碳?xì)馊苣z的物理化學(xué)特征及其光學(xué)屬性進(jìn)行了深入分析，論文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： (1)首先利用中國(guó)氣象局提供的我國(guó)1960年-2000年701個(gè)氣象站點(diǎn)的沙塵天氣發(fā)生頻次資料，重點(diǎn)分析了近年來(lái)我國(guó)沙塵天氣空間分布的背景特征，通過研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)存在新疆塔克拉瑪干沙漠與內(nèi)蒙古戈壁沙漠兩大主要沙塵源區(qū)。利用兩個(gè)沙塵源區(qū)不同類型沙塵天氣的

3、發(fā)生次數(shù)，建立了一個(gè)新的沙塵氣溶膠指數(shù)，通過相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法以及利用TOMS衛(wèi)星氣溶膠吸收指數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，新的沙塵氣溶膠指數(shù)能夠較好的反映我國(guó)北方地區(qū)沙塵天氣的變化特征。 (2)通過對(duì)黃土高原地區(qū)2007年5月2日一次大范圍的沙塵天氣過程分析，對(duì)沙塵天氣發(fā)生過程前后沙塵氣溶膠的物理及其光學(xué)屬性進(jìn)行了深入的討論，結(jié)果顯示，這次沙塵天氣的源地主要是南疆地區(qū)和內(nèi)蒙古的戈壁沙漠地區(qū)，當(dāng)沙塵天氣發(fā)生時(shí)，大氣中粗模態(tài)的氣溶膠明顯增加，氣溶膠質(zhì)量濃

4、度達(dá)到2484.72 ug/m3，是沙塵暴天氣發(fā)生前氣溶膠質(zhì)量濃度的13倍，同時(shí)沙塵天氣還伴隨著大風(fēng)降溫天氣的發(fā)生，氣象資料顯示這次沙塵氣溶膠主要來(lái)源于南疆與內(nèi)蒙古戈壁沙漠兩個(gè)地區(qū)，同時(shí)通過對(duì)比污染氣溶膠與礦物氣溶膠的光學(xué)特征可以發(fā)現(xiàn)，污染氣溶膠能更好的反映氣溶膠散射和吸收屬性，背景大氣氣溶膠的散射和吸收系數(shù)平均為150-200Mm-1和5-15Mm-1，而沙塵氣溶膠的散射系數(shù)和吸收系數(shù)平均值低于150Mm-1和3 Mm-1。

5、(3)利用SACOL氣候站上黑碳儀、RP1400、積分濁度儀以及太陽(yáng)光度計(jì)等儀器，分析黃土高原地區(qū)氣溶膠的物理特征及其光學(xué)屬性，通過研究發(fā)現(xiàn)，黃土高原地區(qū)的大氣氣溶膠來(lái)源比較復(fù)雜，造成的大氣污染較為嚴(yán)重。分析粒徑小于1um和10um的氣溶膠的數(shù)濃度可以發(fā)現(xiàn)，冬季粒徑小于1um的氣溶膠數(shù)濃度最高，夏季最低，其中，在背景天氣條件下，大氣中主要以細(xì)顆粒的人為污染氣溶膠為主，氣溶膠粒子半徑主要小于1um，根據(jù)太陽(yáng)光度計(jì)觀測(cè)的結(jié)果分析表明，氣溶膠

6、的平均光學(xué)厚度冬季最高，春季次之，夏季最低。說(shuō)明，蘭州市冬季由于燃煤取暖等原因?qū)е露敬髿馕廴咀顕?yán)重。 (4)最后，本文對(duì)2002年春季蘭州市、武威市和皋蘭縣三個(gè)地區(qū)的大氣TSP進(jìn)行采樣分析，通過分析表明，2002年春季是近20年以來(lái)沙塵天氣最為嚴(yán)重的一年，2002年沙塵天氣對(duì)我國(guó)整個(gè)北方地區(qū)的影響較為嚴(yán)重。當(dāng)發(fā)生沙塵天氣時(shí)，沙塵氣溶膠從沙漠地區(qū)起沙開始，不斷地向下游地區(qū)傳輸，在這個(gè)過程中不斷吸附城市地區(qū)的污染物，導(dǎo)致礦物氣溶膠