全球主要沙漠區(qū)大氣沙塵氣溶膠含量變化的研究.pdf

1、目 錄m ^ ?A B S T R A C T ?第 一 章 緒 論 ?1.1 沙 塵 氣 溶 膠 概 述 ?1. 2 沙 塵 氣 溶 膠 的效 應(yīng) ?1. 3 國(guó) 內(nèi)外 沙 塵 氣 溶 膠 研 究狀 況 ?1. 4 研 究 目的意 義 及 主 要 研 究 內(nèi)容 ?1. 4.1 研 究 目的意 義 ?1. 4 . 2 本 文 主 要 研 究 內(nèi)容 ?第 二 章 T O M S 和 O M I 監(jiān) 測(cè) 氣 溶 膠 的 原 理 ?2 .

2、1 大 氣 氣 溶 膠 的遙 感 探 測(cè) 方 法 ?2 .1.1 地 基 遙 感 探 測(cè) ?2 .1. 2 衛(wèi) 星 遙 感 探 測(cè) ?2. 2? T O M S 儀 器 和 O M I 臭 氧 監(jiān) 測(cè) 儀 ?2 . 3? T O M S 氣 溶 膠 指 數(shù) 和 監(jiān) 測(cè) 原 理 ?2 . 4? T O M S 氣 溶 膠 遙 感 產(chǎn) 品 的優(yōu) 勢(shì) ?第 三 章 研 究 區(qū)域 和 資料 的選 取 ?3.1 研 究 區(qū)域 ?3 . 2 資 料

3、 的 選 取 ?3 . 2 .1 太 陽(yáng) 輻 射 資 料 ?3 . 2. 2 降水 量 和 沙 塵 暴 資料 ?3 . 2. 3 氣 溶 膠 指 數(shù) 資 料 ?第 四章 全 球 主 要 沙 漠 區(qū)沙 塵 氣 溶 膠 的 時(shí) 空 分布 特 征 . . . . .. .4 .1 非 洲 北 部 撒 哈 拉 沙 漠 區(qū) 沙 塵 氣 溶 膠 的 時(shí) 空 分 布摘 要沙塵氣 溶 膠 已經(jīng) 成 為與 c o 2增溫 相對(duì)應(yīng) 的 、重要 的地 球制

4、冷劑 之 一 ，它 以地球 化 學(xué) 過程 的 方 式 將 陸地 、海 洋 和 大 氣 有 機(jī) 地 結(jié) 合 起 來 ，并 成 為 了研 究 全 球 物 質(zhì) 循 環(huán) 及 氣 候 變 化 的關(guān)鍵 環(huán) 節(jié) 。 目前 的研 究普 遍 認(rèn) 為 大氣 中沙 塵氣 溶 膠 主 要 來 源 于 沙 塵 暴 過程 ，然 而 一 些 觀 測(cè)事 實(shí) 特 別 是 27 年 沙 漠 地 區(qū)氣 溶膠 指 數(shù) （ A I) 的分 布 表 明僅 沙塵 暴 過 程 無法

5、解 釋 氣 溶 膠 指 數(shù)的 日、月 變 化 。全 球 主 要 沙 漠 區(qū)氣 溶 膠 指 數(shù) 的 分 布 顯 示 ，在 沙 塵 暴 發(fā) 生頻 次 明顯 減 少 的 月份 內(nèi) ，沙 漠 區(qū) 的氣 溶 膠 指 數(shù) 依 舊很 大 ，這 說 明 除 沙 塵 暴 外 另有 其 他 起 沙 機(jī) 制 影 響大 氣 中沙塵 氣 溶 膠 含 量 的變 化 。熱 對(duì) 流 與 塵卷 風(fēng) 聯(lián) 合 的起 沙 機(jī) 制 可 能 是 主 要 的 原 因 之 一 。然

6、而 我 們對(duì) 塵 卷 風(fēng) 的 野 外 觀 測(cè) 和 研 究 在 目前 近 乎 為 空 白 ， 無 法 直 接 對(duì) 它 進(jìn) 行 分 析 ， 只 能 采 用 間 接 方法 。研 究 表 明熱 對(duì) 流 和 塵 卷 風(fēng) 的形 成 都 與 太 陽(yáng)輻 射 密 切 相 關(guān) ，太 陽(yáng)輻 射 的 變 化 可 以 間接 反映塵 卷風(fēng) 對(duì) 大氣 中沙 塵 的供 給 。通 過對(duì) 影 響氣 溶膠 指 數(shù) 的太 陽(yáng)輻 射 、沙塵 暴 和 降水 量 的分析 ，有 可

7、能 使 我 們 對(duì) 沙 漠 地 區(qū) 大 氣 沙 塵 的 來 源 及 變 化 的 原 因 有 新 的 認(rèn) 識(shí) ，對(duì) 這 一 科 學(xué) 問題的 回 答 ，不 但 可 以解 釋 模 擬 的沙 塵通 量 遠(yuǎn) 低 于 觀 測(cè)值 的 問題 ，而 且 有 助于 我們 對(duì) 沙 塵 的來源 、沉 降及 環(huán) 境 效 應(yīng) 等 重 大 科 學(xué) 問題 的理 解 或 認(rèn) 識(shí) 。本 文 利 用 27 年 氣 溶 膠 指 數(shù) 資 料 ，分 析 了撒 哈 拉 、阿 拉 伯

8、 半 島 、南 亞 、中 國(guó)和 澳 大 利 亞等 全 球 5 個(gè) 主 要 沙 漠 區(qū) 大 氣 沙 塵 氣 溶 膠 指 數(shù) 的 時(shí) 空 分 布 ， 并 結(jié) 合 對(duì) 太 陽(yáng)輻 射 、沙 塵 暴 、 降水 量 等 資 料 的分 析 ，探 討 了沙 漠 區(qū)大 氣 沙 塵 氣 溶 膠 含 量 的 變 化 及 其 原 因 。其 主 要 研 究 結(jié) 果如 下 ：( 1) ?五 個(gè) 主 要 沙 漠 區(qū) 的氣 溶 膠 指 數(shù) 幾 乎 全 年 都 在 0

9、. 7 以上 ，且 高于 其 他 非 沙 漠 區(qū) 。特 別 是 沙 塵 暴 發(fā) 生 期 間 ，大 量 沙 塵 被 揚(yáng) 起 進(jìn) 入 大 氣 層 ，氣 溶 膠 指 數(shù) 顯 著 增 大 ， 顯 然 沙 塵 暴對(duì) 沙 漠 區(qū) 氣 溶 膠 指 數(shù) 的 時(shí) 空 分 布 有 著 重 要 影 響 。然 而 在 沙 塵 暴 頻 次 明顯 減 少 時(shí) ，沙 漠 區(qū) 的氣溶 膠 指 數(shù) 值 仍 保 持 較 高 ，這 說 明熱 對(duì) 流 和 塵 卷 風(fēng) 可 以

10、向大 氣 中輸 送 沙 塵 。(2 ) ?南 、北 半 球 沙 漠 區(qū) 的太 陽(yáng)輻 射 和 氣 溶 膠 指 數(shù) 在 日變 化 、月 變 化 上 都 有 非 常 高 的一 致 性 ，呈 現(xiàn) 顯 著 的 正 相 關(guān) 。北 半球 沙 漠 區(qū) 的氣 溶 膠 指 數(shù) 均 在 6 月 份 左 右 達(dá) 到 峰 值 ，而 此時(shí)地 處 南 半 球 的澳 大 利 亞 沙 漠 ，其 氣 溶 膠 指 數(shù) 是低 值 ，相 應(yīng) 的 太 陽(yáng)輻 射 也 很 低 ，且

11、兩 者 存在 明 顯 的 正 相 關(guān) 關(guān) 系 。 由此 可 排 除氣 溶 膠 指 數(shù) 與 太 陽(yáng)輻 射 存 在 假 相 關(guān) 的可 能 ，表 明 了太 陽(yáng)輻射 是 影 響沙 漠 地 區(qū)沙 塵 氣 溶 膠 含量 主 要 的 因子 之 一 ， 同 時(shí)也 說 明 由太 陽(yáng)輻 射 誘 發(fā) 的熱 對(duì)流 和 塵 卷 風(fēng) 對(duì) 大 氣 中沙 塵 的 含 量 有 很 大 貢 獻(xiàn) 。(3 ) ?沙 塵 暴 和 塵 卷 風(fēng) 以及 熱 對(duì) 流 能揚(yáng) 起 大 量