基于星載激光雷達的東亞地區(qū)沙塵氣溶膠特性研究.pdf

1、東亞地區(qū)擁有塔克拉瑪干和戈壁兩大沙漠，它們組成的中國西北沙漠區(qū)是全球主要的沙塵源區(qū)。東亞地區(qū)沙塵的跨太平洋傳輸作為地球上最大尺度的沙塵傳播過程，對大氣環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)健康、陸地－海洋－生物－地球化學循環(huán)及區(qū)域和全球氣候變化方面產(chǎn)生了各種深遠影響。因此，深入理解東亞沙塵的時空分布及光學特性，具有重要的科學意義。本文利用2007-2012年CALIPSO衛(wèi)星第三版的VFM、Aerosol Profile、Aerosol Layer和Cloud

2、 Layer產(chǎn)品以及MISR氣溶膠光學厚度產(chǎn)品，揭示了東亞地區(qū)不同高度層上沙塵氣溶膠的時空分布特征，分析了東亞沙塵源區(qū)及遠距離傳輸區(qū)沙塵光學特性的差異，反演了沙塵氣溶膠的光學特性及大氣柱混合比。主要研究結論如下：
　?。?）東亞地區(qū)沙塵分布具有顯著的季節(jié)差異。沙塵出現(xiàn)頻率隨季節(jié)依次遞減，春季最多，夏秋相當，冬季最少。對于塔克拉瑪干沙漠和戈壁沙漠兩大主要沙源地，沙塵出現(xiàn)頻率前者明顯高于后者。東亞兩大沙塵源區(qū)幾乎常年出現(xiàn)沙塵過程，其出

3、現(xiàn)頻次春季最大，冬季最小，且以塔克拉瑪干沙漠最為典型。遠距離傳輸區(qū)的沙塵過程主要集中在冬春兩個季節(jié)，夏秋季節(jié)較小，這與夏秋季節(jié)降水充沛濕清除過程顯著有很大關系。無論是晴空還是云上沙塵氣溶膠，塔克拉瑪干沙漠沙塵出現(xiàn)頻率及出現(xiàn)最大高度都明顯大于戈壁沙漠。
　?。?）東亞沙塵源區(qū)和遠距離傳輸區(qū)的沙塵粒子特性有明顯的差異。塔克拉瑪干沙漠和戈壁沙漠沙塵氣溶膠的粒子退偏比隨高度增加而減小，遠距離傳輸區(qū)的粒子退偏比隨高度增加而增加。兩大沙塵源區(qū)

4、的粒子退偏比要大于遠距離傳輸區(qū)，這表明沙塵氣溶膠自西向東傳輸時，由于其自身重力沉降作用大粒子減小以及受其他類型氣溶膠污染的影響，沙塵粒子非球性特征減小。而且沙塵氣溶膠的其他特性如體退偏比、總色比和粒子色比隨著傳輸距離的增加，總體上均呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，塔克拉瑪干沙漠、戈壁沙漠和遠距離傳輸區(qū)各季節(jié)沙塵氣溶膠粒子退偏比平均值主要位于0.25-0.35的范圍內。
　?。?）根據(jù)粒子退偏比的閾值有效分離沙塵氣溶膠后向散射

5、系數(shù)的方法能夠較好的評估晴空和云上沙塵的光學特性及混合程度。統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)，塔克拉瑪干沙漠地區(qū)大氣柱中的沙塵混合比在四個季節(jié)中均超過60％，表明沙塵是該地區(qū)的主導氣溶膠，月平均沙塵光學厚度與MISR的總光學厚度有很高的一致性；戈壁沙漠地區(qū)大氣柱沙塵混合比春夏秋冬四季的平均值分別為57%，43%，45%，48%；遠距離傳輸區(qū)由于干濕沉降作用，大氣柱沙塵混合比明顯小于沙塵源區(qū)，冬春兩季約40%，夏秋兩季約30%。在假定雷達比的情況下，兩大沙塵