黑碳气溶胶光学厚度的全球分布及分析_马井会
黑碳气溶胶——精选推荐
⿊碳⽓溶胶⿊碳⽓溶胶⿊碳⽓溶胶是⼤⽓⽓溶胶的重要组成部分，主要是由富含碳的物质不完全燃烧产⽣的，⽐如化⽯原料和⽣物质原料燃烧等。
中⽂名：⿊炭⽓溶胶特点：多孔状⾼温：发⽣氧化性质：吸收光波⽬录1简介2来源及分布来源分布3化学性质4相关影响对⼤⽓环境的影响对⼈体健康的影响5控制⽅法1简介⿊碳⽓溶胶具有较为特殊的物理化学性质。
⿊碳⽓溶胶具有多孔性，粒径约在(0. 01～1) µm。
在化学成分上⾮常接近于⽯墨,，在温度⾼于400 ℃时才可以发⽣氧化。
⿊碳⽓溶胶对可见光和部分红外光谱有很强的吸收能⼒，它在⼤⽓中的各种化学和光化学反应、⾮均相反应以及⽓粒转化过程中起着重要作⽤。
2来源及分布来源⿊碳⽓溶胶来源可分为⾃然源和⼈为源两种。
⽕⼭爆发、森林⼤⽕等⾃然现象可以造成部分⿊碳⽓溶胶排放，但由于此类⾃然现象的发⽣具有⼀定的区域性和偶然性，在区域或全球范围内，其对⼤⽓中⿊碳⽓溶胶浓度的长期背景值变化贡献不⼤，相反，⼈为源排放具有⼴泛性和持续性。
尤其是⾃⼯业⾰命以来，世界⼈⼝数量快速增长，⼈类⼤量使⽤煤、⽯油等化⽯燃料，出于农业⽬的的⽣物焚烧也⼤⼤增加，进⽽造成⿊碳⽓溶胶排放量的持续增加，另外由汽车尾⽓带来的⿊碳⽓溶胶排放也成为⼤⽓中尤其是城市区域⼤⽓中⿊碳⽓溶胶的重要来源。
分布⿊碳⽓溶胶在⼤⽓中浓度较低，在⼤⽓⽓溶胶成分中所占⽐例也⽐较⼩，⼀般占百分之⼏或⼗⼏，在全球的浓度分布也具有明显的差别，⼀般情况下，⿊碳⽓溶胶浓度城市地区⾼于乡村地区，⼤陆区域⾼于海洋区域，北半球⾼于南半球地区。
3化学性质⿊碳⽓溶胶在光学性质上与⽓溶胶的其他组分有很⼤的差别，对从可见光到红外的波长范围内的太阳辐射都有强烈的吸收作⽤，同⼤⽓温室⽓体如CO2、CH4、CFCs等相⽐，⿊碳⽓溶胶具有更宽的吸收波段，另外，同沙尘等相⽐，其质量吸收系数要⼤两个数量级。
⿊碳⽓溶胶颗粒的粒径尺度范围⼀般在0.01~1µm，其粒径中值为0.1~0.2µm，尺度分布主要呈现积聚模态，因此⿊碳⽓溶胶可以作为云凝结核，改变云滴尺度分布、云光学特性和云中液态⽔含量及云量。
黑碳气溶胶及其气候效应
黑碳气溶胶及其气候效应（上海大学环境与化学工程学院，上海200444）摘要：黑碳气溶胶是气溶胶的重要组成部分，因其在大气辐射强迫中的特殊作用与对气候的影响而成为近来关注的热点。
本文简要综述了黑碳气溶胶的研究近况和黑碳气溶胶对气候的影响，归纳了黑碳气溶胶研究的困难并作出展望。
关键词：黑碳气溶胶；辐射强迫；气候影响Black carbon aerosols and its effects on climateMaguowen(School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China)Abstract:black carbon aerosol is an important component of aerosol, due to itsspecial role in atmospheric radiative forcing and impact on the climate,black carbon become the focus of attention of late. This article provides a brief summary of recent research on black carbon aerosols and its impacts on climate, summarized the difficulties and prospects of black carbon aerosol research.Keywords:black carbon aerosol;atmospheric radiative forcing;climate impact1前言黑碳气溶胶(BlackCarbon)是大气气胶中一种重要组成部分,主要是含碳物质不完全燃烧产生的不定型碳质,它在可见到红外波段范围内对太阳辐射均有强烈的吸收,所以习惯上被称为黑碳气溶胶。
瓦里关地区气溶胶光学厚度的观测研究
瓦里关地区气溶胶光学厚度的观测研究吴昊;刘鹏;王剑琼;王宁章;李宝鑫【摘要】文章利用中国大气本底基准观象台(CGAWBO)瓦里关基地2009年9月至2010年8月的CE-318全自动跟踪太阳光度计观测资料,分析了该地区气溶胶光学厚度(AOD)的变化特征和Angstrom指数分布规律.瓦里关AOD具有早晚出现双峰值的日变化规律,季节变化中春季出现最大值,夏天受降水等影响波动较大但平均值最低.春季黑碳气溶胶浓度也出现最高值,表明瓦里关春季受人为排放的影响最明显,瓦里关地区的AOD日变化与能见度的变化相关性较好.【期刊名称】《青海环境》【年(卷),期】2017(027)001【总页数】6页(P39-44)【关键词】瓦里关;AOD;能见度;变化特征【作者】吴昊;刘鹏;王剑琼;王宁章;李宝鑫【作者单位】中国大气本底基准观象台,青海西宁 810001;中国大气本底基准观象台,青海西宁 810001;中国大气本底基准观象台,青海西宁 810001;中国大气本底基准观象台,青海西宁 810001;中国大气本底基准观象台,青海西宁 810001【正文语种】中文【中图分类】X16大气气溶胶通过对太阳辐射的吸收和散射改变地—气系统的能量收支[1]。
气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth，AOD)是指整层气溶胶的消光系数在垂直方向上的积分，是描述气溶胶对太阳辐射衰减作用的一个重要光学参数。
它可用来推算气溶胶含量，进而评价大气污染程度，以及研究气溶胶气候效应[2]。
大气中各种粒子对可见光的吸收和散射，也会造成能见度的下降。
能见度的器测原理正是将大气消光系数与能见度联系起来，通过计算一定路径上的大气消光系数来确定能见度[3] 。
人们采用不同的方法或手段来研究AOD的时空分布等特征，王跃思等[4]利用CERN太阳分光观测网分析了 2004～2005 年中国典型地区大气气溶胶的光学厚度;刘玉杰等[5]、刘晓云等[6]利用太阳光度计分别对西北地区银川、敦煌沙尘气溶胶的光学厚度进行反演和研究;Xin[7]等研究了Angstrom 波长指数等光学特性及其时空分布状况;Fan等[8]利用 AERONET(美国国家宇航局(NASA)在全球建立的气溶胶观测网络，主要是利用CE-318太阳光度计在全球范围内获取具有区域代表性的气溶胶光学特性参数)分析了北京地区气溶胶光学厚度和波长指数的季节变化;杨琨等[9]研究了1999～2003年我国气溶胶光学厚度的变化特征；Eck等[10]利用多年 AERONET 观测数据研究了亚洲东部的中国、蒙古、韩国等地区气溶胶光学特性及时空分布特征。
青藏高原黑碳气溶胶传输及沉降的季节特征模拟分析
青藏高原黑碳气溶胶传输及沉降的季节特征模拟分析韩永翔;孙海波;刘建慧;赵天良;S.L.Gong【摘要】根据全球气溶胶气候模式GEM-AQ/EC的1995～2004年模拟，分析了青藏高原大气黑碳气溶胶的来源、传输及沉降季节特征。
研究表明：青藏高原黑碳气溶胶主要来自自由对流层和大气边界层的输送。
相对于自由对流层的黑碳输送，紧邻青藏高原的南亚、东亚以及东南亚大气边界层的输送更有效，它形成了青藏高原由北向南、自西往东黑碳气溶胶浓度和沉降明显递增的基本分布形态。
横跨欧亚大陆自由对流层的黑碳气溶胶由西向东向青藏高原的输送全年不变，夏季输送路径最北但强度最弱，冬季路径最南而强度最强。
大气边界层黑碳气溶胶的输送受控于亚洲季风环流变化，来自南亚的黑碳气溶胶在春季越过孟加拉湾传输进入高原东南部，夏季则可翻越喜马拉雅山抵达青藏高原南部腹地；同时我国中部排放的黑碳气溶胶也在东亚夏季风向北扩展中驱动它从东向西往青藏高原东北部传输。
从秋季到冬季，随着夏季风撤退，南亚黑碳源区向青藏高原传输衰退，东亚冬季风的反气旋性环流的南侧及西南侧的偏东风携带秋季我国东南部源区和冬季东南亚源区黑碳气溶胶向青藏高原东南部传输。
受青藏高原明显的暖湿季和干冷季气候影响，干湿沉降分别主导了青藏高原冬季和夏季黑碳沉降，夏季青藏高原黑碳气溶胶沉降总量大多超过8～10 kg·km-2，在高原东北部的最高值超过40 kg·km-2。
冬季青藏高原黑碳气溶胶沉降量最低，大部地区黑碳沉降低于5 kg·km-2。
青藏高原黑碳沉降的冬夏季节相差约为2～8倍。
%Based on simulation of aerosal in 10 years during 1995 -2004 with a global aerosol climate model system GEM-AQ/EC, the seasonal features of transport and depositions of black carbon (BC)aerosol over the Tibetan Plateau (TP)are characterized.The BC-aerosols over the TP were transported in the free troposphere and within theboundary layer,and the BC-transport to the TP was more efficient within the boundary layer from the South,East and Southeast Asian source regions near to the TP,which contributed to the TP-distributions of BC concentrations and depositions with the increasing gradients from west (north)to east (south).The BC-transport across Eurasian continent in the free troposphere with unchanged direction from west to east varied from the weak fluxes with the northward pathway in summer to the strong fluxes with the southward pathway in erned by the Asian monsoon circula-tions,the BC-transport to the TP within the boundary layer had the more significant seasonality.The BC-transport from South Asia crossing the Bay of Bengal reached the southeast TP in spring and climbing over the Himalayas entered the interior of south TP in sum-mer.The northward expanded summer monsoon flows in China drove the BC-transport from the central China to northwest TP.Ac-companied with the withdrawing of summer monsoon and development of winter monsoon in autumn and winter in South and East Asia, the BC transport from South Asian source to the TP declined,and the east winds on the south and southwest sides of anticyclone circu-lation in East Asia forced BC-transport from southeast China in autumn and from the southeast Asian sources in winter to the southeast TP.Controlled by the seasonal shift from warm and wet to cold and dry climate over the TP,wet and dry BC-depositions dominated the total BC depositions over the TP in summer and winter,respectively.Over the large TP areas,the total BC-depositions in summer exceeded 8-10 kg/km2 and the maximum value was more than 40kg/km2 in the northeast part,while the total BC-depositions in winter dropped to less than 5 kg/km2 .The total BC-depositions over the TP fluctuated seasonally with 2-8 times between the maxi-mum in summerthe minimum in winter.【期刊名称】《干旱气象》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P319-325)【关键词】黑碳气溶胶;青藏高原;气溶胶传输;干湿沉降;GEM-AQ/EC【作者】韩永翔;孙海波;刘建慧;赵天良;S.L.Gong【作者单位】南京信息工程大学，大气物理学院，江苏南京 210044;南京信息工程大学，大气物理学院，江苏南京 210044;南京信息工程大学，大气物理学院，江苏南京 210044;南京信息工程大学，大气物理学院，江苏南京 210044;Air Quality Research Division，Science &Technology Branch，Environment Canada，Ontario，Toronto，Canada【正文语种】中文【中图分类】P435引言作为“世界屋脊”的青藏高原平均海拔在4 000 m以上，面积约250万km2，被誉为地球的“第三极”［1］和“世界水塔”［2］。
北京市残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性分析
北京市残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性分析北京市残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性分析近年来，随着工业化和城市化的快速发展，我国许多大城市遭受严重的空气污染问题。
其中，黑碳气溶胶是重要的污染成分之一，对人体健康和气候变化都有重要影响。
北京作为中国首都和人口众多的城市，黑碳气溶胶的状况尤为引人关注。
了解北京市残留层黑碳气溶胶的混合状态和光学特性对于精确评估其影响及采取相应的污染治理措施具有重要意义。
残留层黑碳气溶胶是指存在于大气中的碳制品，包括烟尘、废气排放和燃煤等活动所释放的颗粒物。
这些气溶胶颗粒的大小通常小于2.5微米，具有很高的吸相态与光学吸收特性。
因此，研究黑碳气溶胶的混合状态对于了解其对大气的光学效应具有重要意义。
在北京市进行的一项研究中，科学家使用了传统的采样器和质谱仪等仪器来收集和分析大气中的气溶胶样品。
研究结果显示，北京市残留层黑碳气溶胶主要来源于交通运输和工业排放。
其中，汽车尾气是最主要的黑碳排放源。
此外，燃煤和工业废气也对残留层黑碳气溶胶的浓度和组成产生重要影响。
随后，科学家对北京市残留层黑碳气溶胶的光学特性进行了分析。
利用光学仪器，他们测量了黑碳气溶胶的吸光度和散射特性。
结果显示，黑碳气溶胶表现出较高的吸光度和散射效应，这使其成为大气中的重要光学吸收物质。
而且，黑碳气溶胶的光学特性还受到颗粒物的大小和形状等因素的影响。
此外，研究人员还研究了残留层黑碳气溶胶的混合状态。
他们发现，黑碳气溶胶与其他气溶胶成分（如硝酸盐和硫酸盐）之间存在复杂的相互作用。
这些气溶胶物质在大气中混合形成复杂的结构，并且各自的光学特性也会发生改变。
综上所述，北京市残留层黑碳气溶胶的混合状态和光学特性对于了解其在大气中的行为和影响具有重要意义。
通过对黑碳气溶胶来源和组成的认知，我们可以更好地掌握其在大气中的变化趋势和分布特点，为制定有效的空气污染治理策略提供科学依据。
同时，对残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性的深入研究，还可以为理解气溶胶对气候变化的贡献提供重要参考综合以上研究结果，可以得出结论：北京市残留层黑碳气溶胶主要来源于交通运输和工业排放，其中汽车尾气是最主要的黑碳排放源。
1981—2003年我国气溶胶光学厚度的变化特征的开题报告
1981—2003年我国气溶胶光学厚度的变化特征的开题报告
1. 研究背景
气溶胶是指在大气中悬浮的微小颗粒物质，对大气环境和全球气候系统起着重要的作用。
其中，气溶胶光学厚度是描述大气中气溶胶浓度的一个指标，可以通过遥感技术
获取。
随着人类活动的增加以及大气环境的变化，气溶胶光学厚度可能出现一些变化，对大气环境和全球气候系统产生影响。
因此，研究我国气溶胶光学厚度的变化特征具
有重要的意义。
2. 研究目的
本文旨在通过对我国1981—2003年的气溶胶光学厚度数据进行分析，研究我国气溶
胶光学厚度的变化特征，并探讨其影响因素，为大气环境与气候变化研究提供参考。
3. 研究内容
本文将主要从以下几个方面进行研究：
（1）收集我国不同地区1981—2003年的气溶胶光学厚度数据，分析气溶胶光学厚度的时空分布特征。
（2）按照不同的时间段和地区，分析气溶胶光学厚度的变化特征。
（3）探讨影响我国气溶胶光学厚度变化的因素，包括自然因素和人为因素。
（4）结合气象数据和区域气候特征，分析气溶胶光学厚度变化对大气环境和气候系统的影响。
4. 研究方法
本文将采用文献资料法和数据分析法进行研究。
文献资料法将用于收集和整理相关的
研究论文和数据，数据分析法将用于对收集的数据进行统计分析和绘图展示。
5. 预期成果
研究结果将得出我国气溶胶光学厚度变化的特征和影响因素，从而为大气环境和气候
变化研究提供参考。
北疆地区气溶胶光学厚度的时空特征
北疆地区气溶胶光学厚度的时空特征黄观;刘志红;刘伟;张洋;展鹏【摘要】利用多种分辨率的MODIS气溶胶产品，分析2000—2013年间北疆地区气溶胶光学厚度（ AOD）的时空分布和变化特征，并结合对应能见度资料，对两者的相关性进行分析。
结果表明，空间上，区域内近14 a平均AOD大体呈现中心高、边缘低的分布格局；高值区内地级城市年均AOD为0�335，是对应北疆地区均值的1�33倍，其中奎屯市AOD最高；次高值区内地级城市年均AOD 为0�202，是对应北疆地区均值的0�80倍，其中塔城市AOD最低；低值区内无地级城市。
时间上，近14 a北疆年均AOD值在0�221～0�283之间变化，2003年最高，2005年最低；AOD值春季最大，秋季最小，全区四季AOD多年变化均呈下降趋势，冬季下降幅度最大；近14 a月平均AOD值在0�186～0�395之间变化，最高值出现在2月，最低值出现在10月；塔城和阿勒泰的月均AOD与能见度之间呈显著负相关（ P＜0�05），而乌鲁木齐和石河子的月均AOD与能见度之间呈显著正相关（ P＜0�05）。
%Spatio⁃temporal distribution and variation of the aerosol optical depth ( AOD) in North Xinjiang in 2000-2013 was analyzed using MODIS aerosol products various in resolution, and compared with the corresponding visibility dataa⁃vailable for correlation analysis. Results show that spatially the mean AOD of the area in the past 14 years was high in the centre and low along the rim;the annual mean AOD of prefecture⁃level cities in the high⁃value region was 0�335, about 1�33 times as high as that of North Xinjiang, and was the highest in Kuitun;the annual mean AOD of prefecture⁃level cit⁃ies in the sub⁃high value region was 0�202, about 0�80 times as highas that of North Xinjiang and was the lowest in Tacheng;and there was no prefecture⁃level city in the low value region. Temporally, the annual mean AOD of North Xin⁃jiang varied between 0�221 and 0�283 in the past 14 years, peaking in 2003 and bottoming in 2005;Within a year, AOD was the highest in spring and the lowest in autumn. For years, AODs in all the four seasons displayed a declining trend, and the drop in winter was the most significant;the monthly mean AOD of North Xinjiang varied between0�186 and 0�395 in the past 14 years, peaking in February and bottoming in October. A significantly negative relationship was observed be⁃tween monthly mean AOD and monthly mean visibility in Tacheng and Altay ( P<0�05) , while a reverse one was between the two in Urumqi and Shihezi ( P<0�05) .【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P286-292)【关键词】MODIS;气溶胶光学厚度;时空变化;能见度;北疆地区【作者】黄观;刘志红;刘伟;张洋;展鹏【作者单位】成都信息工程大学资源环境学院，四川成都 610225;成都信息工程大学资源环境学院，四川成都 610225;成都信息工程大学资源环境学院，四川成都 610225;成都信息工程大学资源环境学院，四川成都 610225;成都信息工程大学资源环境学院，四川成都 610225【正文语种】中文【中图分类】X513;X4大气污染是大多数发展中国家在工业化过程中面临的一个普遍难题，随着中国经济的快速发展，中国的大气污染情况日趋严重，其影响范围之大，污染程度之重，在世界范围内都是少见的［1］。
大气黑碳与气溶胶特性的相关性分析
大气黑碳与气溶胶特性的相关性分析近年来，随着全球气候变化问题日益凸显，对大气污染物的研究变得愈发重要。
其中，大气黑碳和气溶胶两者的相互关系备受科学界的关注。
本文将就大气黑碳与气溶胶特性之间的相关性进行分析。
首先，我们来了解一下大气黑碳和气溶胶的定义及特性。
大气黑碳是指一种细小而具有吸光性质的颗粒物质，主要由燃烧过程中生成的不完全燃烧产物所组成。
而气溶胶则是悬浮在空气中的微小颗粒物，通常由固体或液体颗粒组成。
气溶胶的成分及来源多种多样，包括尘土、海盐、有机物以及气候变化中的影响因素等。
大气黑碳和气溶胶之间的关系可以从多个方面进行分析。
首先，它们在大气中的输送情况存在一定的相互作用。
大气黑碳能够吸附在气溶胶表面，从而影响气溶胶的物理和化学特性。
此外，气溶胶中的一些成分也会在大气黑碳的存在下发生变化，进而影响到气溶胶的形成和组成。
因此，了解大气黑碳和气溶胶之间的相互关系对于准确评估大气污染及气候变化的影响具有重要意义。
其次，大气黑碳和气溶胶对气候变化的效应存在一定的相关性。
大气黑碳具有强烈的吸光特性，能够吸收太阳辐射并转化为热能，从而影响地球能量平衡。
而气溶胶则对太阳辐射的反射和散射起到重要作用，影响大气中的辐射传输过程。
因此，大气黑碳和气溶胶的同时存在会增加大气中的吸收和散射作用，从而对气候变化产生一定的影响。
此外，大气黑碳和气溶胶还对空气质量和健康产生一定的影响。
大气黑碳作为一种颗粒物质，能够对空气质量产生直接影响，引发或加剧雾霾等污染现象。
而气溶胶中的一些成分和粒径分布也与空气质量密切相关。
因此，深入了解大气黑碳和气溶胶的相关特性，有助于制定和改进空气质量监测和管理措施，保护人民的健康。
最后，需要指出的是，大气黑碳和气溶胶的相关性研究仍然面临一些挑战和不确定性。
首先，气溶胶的来源众多且复杂，其中大气黑碳的贡献相对较小，难以准确把握。
其次，大气黑碳和气溶胶的时空分布存在一定的不均匀性，需要更多的观测数据和模型研究来揭示其分布规律。
《2024年MODIS气溶胶光学厚度产品在地面PM10监测方面的应用研究》范文
《MODIS气溶胶光学厚度产品在地面PM10监测方面的应用研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，空气质量问题日益突出，其中颗粒物（PM）污染成为关注的焦点。
PM10作为颗粒物污染的重要指标之一，其浓度的准确监测对于环境保护和公众健康具有重要意义。
传统的地面PM10监测方法虽然具有较高的准确性，但往往受限于空间覆盖范围和实时性。
近年来，遥感技术为大气环境监测提供了新的手段，其中MODIS气溶胶光学厚度产品作为一种遥感数据产品，在地面PM10监测方面展现出良好的应用前景。
本文旨在探讨MODIS气溶胶光学厚度产品在地面PM10监测方面的应用研究。
二、MODIS气溶胶光学厚度产品概述MODIS（中分辨率成像光谱仪）是搭载在卫星上的遥感仪器，能够提供全球范围的气溶胶光学厚度数据。
气溶胶光学厚度是指大气中气溶胶粒子对光的消光能力，与颗粒物的浓度有一定的相关性。
MODIS气溶胶光学厚度产品通过遥感技术获取，具有空间覆盖范围广、时间连续性强、获取速度快等优点。
三、MODIS气溶胶光学厚度产品在地面PM10监测中的应用1. 数据获取与处理本研究首先获取了MODIS气溶胶光学厚度产品和地面PM10监测数据。
通过对MODIS数据进行辐射定标、大气校正等预处理，提取出气溶胶光学厚度信息。
同时，对地面PM10监测数据进行质量控制，确保数据的可靠性。
2. 相关性分析本研究分析了MODIS气溶胶光学厚度与地面PM10浓度的相关性。
通过统计分析发现，MODIS气溶胶光学厚度与地面PM10浓度之间存在一定的正相关关系，即在一定范围内，气溶胶光学厚度的增加往往伴随着PM10浓度的升高。
这表明MODIS 气溶胶光学厚度产品可以作为一种间接手段来监测地面PM10浓度。
3. 模型构建与验证基于相关性分析结果，本研究构建了MODIS气溶胶光学厚度与地面PM10浓度的回归模型。
通过交叉验证和误差分析，验证了模型的可靠性和准确性。
结果表明，该模型能够较好地预测地面PM10浓度，为区域空气质量监测和评估提供有力支持。
黑碳和沙尘气溶胶光学特性及全球辐射强迫的模拟研究的开题报告
黑碳和沙尘气溶胶光学特性及全球辐射强迫的模拟
研究的开题报告
一、研究背景
空气中的黑碳和沙尘气溶胶是大气科学中的热点问题，同时也是目
前全球气候变化研究的重要方向之一。
黑碳和沙尘气溶胶对大气辐射平
衡和气候变化具有较大的影响，且这两种气溶胶的特性和作用机制也存
在不同。
黑碳是指由不完全燃烧有机物质所生成的颗粒物，它具有吸收光线
的特性，能够吸收太阳辐射并在大气中造成加温作用，同时也会吸收地
球发射的红外辐射，导致大气层中的温度上升。
沙尘气溶胶则是由沙尘、火山灰等天然因素引起的漂浮在大气中的颗粒物，它们散射光线的特性
会导致地球表面反射太阳辐射的能力下降，进而对大气辐射平衡产生影响。
二、研究内容和方法
本研究主要针对黑碳和沙尘气溶胶的光学特性和全球辐射强迫进行
模拟研究。
具体研究内容包括：
1. 建立黑碳和沙尘气溶胶的光学特性模型，计算其对太阳辐射的吸收、散射和透射等光学特性指标。
2. 基于地球辐射平衡模型，模拟黑碳和沙尘气溶胶对太阳辐射和地
球辐射的影响，分析它们对大气辐射平衡的影响。
3. 通过模拟分析，进一步研究黑碳和沙尘气溶胶的全球辐射强迫作用，评估它们对全球气候变化的贡献。
本研究将采用数值模拟和理论分析相结合的方法，利用已有的气溶
胶和辐射模拟系统，结合实测数据和遥感资料进行分析。
三、预期目标和意义
本研究旨在深入研究黑碳和沙尘气溶胶对大气辐射平衡和全球气候变化的影响机制，为进一步探究气溶胶在气候变化中的作用提供理论依据和实验数据。
同时，本研究结果还具有重要的应用价值，可为全球气候变化预测和环境保护政策制定提供参考。
黑碳的研究历史与现状
２０１１年２月 海洋地质与第四纪地质 Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１第３１卷第１期 ＭＡＲＩＮＥ ＧＥＯＬＯＧＹ ＆ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹ ＧＥＯＬＯＧＹ Ｆｅｂ．，２０１１ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１４０．２０１１．０１１４３黑碳的研究历史与现状穆燕１，秦小光１，刘嘉麒１，殷志强２（１中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室，北京１０００２９； ２中国地质环境监测院，北京１０００８１）摘要：黑碳是目前在全球变化研究中备受关注的焦点问题之一。
介绍了国内外黑碳气溶胶和沉积物黑碳的研究现状，在黑碳气溶胶方面，重点归纳了其在气候效应方面的作用：黑碳气溶胶吸收太阳辐射，在大气顶产生正辐射强迫，在地表产生负辐射强迫，被认为是导致温室效应仅次于二氧化碳的第二大成分；在沉积物黑碳方面，概括了不同研究者利用提取的黑碳浓度记录，推算化石燃料的使用历史，重建古火灾时间序列，在冰期间冰期尺度上估计气候冷暖干湿变化和黑碳浓度的关系；在黑碳浓度测量方面，概括了目前黑碳研究中几种常用的测量方法：光学方法是用黑碳测量仪进行实时监测，化学氧化、热氧化和热光反射等方法是在化学预处理的基础上获取黑碳浓度估计值。
关键词：黑碳；辐射强迫；温室气体；古火灾；质量沉积速率中图分类号：Ｐ５３９．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５６－１４９２（２０１１）０１－０１４３－１３ ２０世纪５０年代，著名的伦敦烟雾事件的发生逐渐引起了各国相关专家对黑碳气溶胶气候与环境效应的注意。
国际上对黑碳气溶胶的研究起步比较早，在监测和模式研究方面积累了大量研究成果，并有新的发现。
与国际上已有的研究工作相比，我国在黑碳气溶胶研究领域相对还比较薄弱。
我国科学家们从２０世纪８０年代开始进行北京冬季取暖期燃煤排放的黑碳气溶胶的测量研究［１］，近十几年，研究得到了广泛重视和长足发展，如大尺度的黑碳气溶胶、海洋沉积物、湖泊沉积物和冰心中黑碳的浓度测量研究［２－３］；温度、降水等气候效应方面的模拟研究［４］；海洋沉积物中黑碳参与碳循环的研究［５］；环境质量和人体健康等多方位的研究［６－７］。
黑碳气溶胶辐射强迫研究概观
溶胶一种重要的组成成分，主要是含碳物质不完全燃 溶胶一种重要的组成成分，主要是含碳物质不完全燃 产生的不定型碳质。 烧产生的不定型碳质。
来源：黑碳气溶胶的排放分为自然源和人为源两种。 来源：黑碳气溶胶的排放分为自然源和人为源两种。
自然源包括火山喷发、森林火灾等，人为源主要包括 自然源包括火山喷发、森林火灾等， 石油等化石燃料，生物燃烧和汽车尾气的排放等 的排放等。 煤、石油等化石燃料，生物燃烧和汽车尾气的排放等。
分布：黑碳气溶胶在大气中浓度较低 浓度较低， 分布：黑碳气溶胶在大气中浓度较低，在大气气溶
胶成分中所占的比例也较小，一般占百分之几或十几。 胶成分中所占的比例也较小，一般占百分之几或十几。 在大气中的寿命一般为几天 比温室气体要短得多，不均匀。 且空间分布极不均匀。
图5 给出黑碳气溶胶地面辐射强 虚线) 迫(虚线 随地面反照率的变化 可 虚线 随地面反照率的变化,可 以看出, 地面辐射强迫都是负值 负值, 以看出 地面辐射强迫都是负值 增加, 随着地面反照率的增加 随着地面反照率的增加 地面辐 射强迫的绝对值逐渐减小 逐渐减小, 射强迫的绝对值逐渐减小 且呈 准线性关系。 准线性关系。
3.3地面反照率对辐射强迫影响的敏感性研究 地面反照率对辐射强迫影响的敏感性研究
地面反照率反映了地面对太阳辐射反射和吸收的相对 强弱状况, 是影响辐射强迫的重要因素。 强弱状况 是影响辐射强迫的重要因素。在不考虑云的情况 它在很大程度上决定了辐射强迫的符 很大程度上决定了辐射强迫的符号 下, 它在很大程度上决定了辐射强迫的符号。 研究不同地表反照率情况下黑碳气溶胶在地面和对流 层顶的全球平均辐射强迫。 层顶的全球平均辐射强迫。
黑碳气溶胶气候效应研究进展
黑碳气溶胶的吸收特性主要取决于其负折射指数（尤其是虚部）等[20]。负折射指数与燃烧物质的原生组分及燃烧过程有很密切的关系，随粒子中碳氢含量的变化而变化。黑碳气溶胶粒子越接近ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ纯碳（如石墨）则折射指数越大[9]。同一过程所产生的黑碳气溶胶，其虚部在整个波长范围内大约在-1.0 ~ -0.4之间变化，实部的变化不大[21]。
3.2.3单次散射反照率与不对称因子
单次散射反照率为散射系数和消光系数的比值，是气溶胶影响全球和区域气候的关键参数。马井会等[21]研究指出，黑碳气溶胶的单次散射反照率均小于0.35。Satheesh等[24]在模拟热带印度洋地区自然和人为气溶胶时所选用的单次散射反照率值为0.2。不对称因子的值一般都小于0.5，呈现出前项散射较小、以后向散射为主的特性，在小于3μm的短波区随波长呈单调递减趋势。
黑碳气溶胶在大气气溶胶成分中所占比例较小，一般占百分之几到百分之十几，在大气中浓度一般也较低，但它对气候和大气环境的影响却不容忽视。黑碳气溶胶对从可见光到红外波段范围内的太阳辐射都具有强烈的吸收作用，从而增加地-气系统所吸收的太阳辐射能量，增加大气温度，已经被部分研究认为是造成全球变暖的一个潜在因子[4-7]。
3.2.2消光系数
粒子的消光系数是散射系数和吸收系数之和[22]。由于黑碳气溶胶对太阳辐射的强吸收作用，其消光系数的大小主要由吸收系数决定。黑碳气溶胶的粒径在亚微米量级上，因此，其在长波波段的辐射效应非常小。例如，黑碳气溶胶在波长小于1μm的短波范围内具有较强的消光作用，而随着波长的增大，消光作用逐渐减弱（主要是吸收作用）[23]。
3.2.4光学厚度
马井会等[21]、张华等[25]利用辐射传输模式计算出黑碳气溶胶光学厚度在冬（12 ~ 2月）、夏（6 ~ 8月）两季的全球分布情况：黑碳气溶胶光学厚度分布具有明显的季节和地理差异。冬季大于夏季，陆地大于海洋，北半球大于南半球，北半球中高纬地区大于低纬度地区，与黑碳气溶胶的浓度分布基本呈对应关系。季节差异的原因主要是冬季取暖等燃料消耗增多，而地理差异的原因是人类活动主要集中在北半球。不同地区，气溶胶的质量浓度和光学厚度分布并不总是存在一致的对应关系。马井会等[21]的研究中以西欧和东亚为例，冬季黑碳气溶胶的浓度最大值出现在在西欧，但是，由于其吸收系数和散射系数的最大值在东亚，所以，光学厚度的最大值出现在东亚地区。
黑碳气溶胶
鉴于黑碳在上述各个方面的重要影响, 采取积极措 施, 研究我国城市与乡村黑碳气溶胶的特征和变化规律是 非常迫切和必要的。它将有助于我们解决上述中的关键问 题, 了解黑碳气溶胶的现状、基本特征以及变化规律, 为制 定政策以控制因黑碳气溶胶引起的全球变暖、区域气候、 环境污染等负面影响提供客观、科学的依据。特别是, 目 前在黑碳气溶胶研究中存在着相当大的不确定性, 更为关 键的是, 黑碳气溶胶的辐射特性与其来源、区域特点等密 切相关, 燃料结构燃煤、燃油、生物燃料等以及比例、燃 烧技术决定燃烧是否充分、高效等也将直接影响黑碳气溶 胶的排放量和理化特性, 因此, 准确了解我国黑碳气溶胶的 各种特性以及排放量, 对于科学、客观地了解和评价中国 区域黑碳气溶胶的辐射强迫效果、黑碳气溶胶在区域气候 以及全球变化中的作用,无疑将具有最直接的意义和研究 价值。
“ 怎样把黑碳气溶胶考虑进气 候变化的全球协议？”， 这也 是一个关键的问题。 在评价黑碳气溶胶的辐射 强迫效应时, 还有一个重要的问 题有待解决, 即实际大气中黑碳 气溶胶与其它气溶胶是怎样混 合的？混合方式如何？是内部 混合还是外部混合？它们的混 合比是多少？
讨论 燃烧排放的黑碳和有机碳颗粒可以增加环境中细粒子物质 （PM2.5）的浓度, 它们与太阳光的相互作用可以影响气候变化过程。 基于气候强迫和健康方面的考虑, 对于黑碳和有机碳的排放源、排放 清单、影响因子等的准确确定将具有非常重要的意义。 虽然目前在黑碳排放的评价上还很不准确，但是, 在相关的评价方法 和测量技术等方面的改进、提高都是非常必要的。同时, 最为关键的 是要通过多方面的努力尽量减少黑碳气溶胶的不确定因素, 包括排放 源、排放量、物理化学特性、辐射效果等。因此, 针对某一地区和全 球而言, 发展比较合理、准确、标准化的黑碳气溶胶测量方法和描述 方法已相当迫切。只有获得各个国家和地区比较准确的黑碳排放量 实测数据, 获得具有区域特点的黑碳气溶胶的各种特性, 才有可能比 较准确地评价黑碳气溶胶的各种影响和效果, 得到对各个国家和地区 乃至全球因黑碳气溶胶引起的全球变暖 黑碳气溶胶的排放与全球 变暖之间的关系, 黑碳气溶胶的气候效果等尚需进一步的实验和理论 验证, 但鉴于黑碳气溶胶在大气环境、人类健康等方面的“ 不良”影 响, 采取紧急措施, 减少并控制其排放是毋庸质疑的。
某地区APEC期间气溶胶光学厚度分析
某地区APEC期间气溶胶光学厚度分析利用MODIS Deep blue反演所得气溶胶光学厚度（AOD）研究某及周边地区在APEC期间的AOD情况，采取不同的时间、空间范围，跟2010年--2013年这四年同期的平均AOD作比较，得到这样的结果：某及周边地区2014年11月、12月平均AOD相比2010年、2011年和2012年同期而言有明显下降；受天气系统影响，相比2013年同期而言有略微反弹。
所以，APEC期间各地区环保措施取得较好成效。
关键字：MODIS Deep blue；APEC；环保措施；气溶胶光学厚度（AOD）第一章、绪论1.1 气溶胶1.1.1 气溶胶介绍气溶胶就是由液体或者固体的小质点分散开来并且悬浮在气体介质当中所形成的，简单来说，所有分散介质是气体的胶体物质我们都认为是气溶胶。
其中所说的液体或者固体的小质点，也就是气溶胶粒子，大小在0.001-100微米之间，它们有的来源于自然界，比如火山喷发出的烟尘、马路上的飞灰、海水飞溅蒸发出的混入大气的海盐粒子和混入空气中的花粉等；有的来自于人类活动，最常见的有煤、石油之类矿物燃料的燃烧，以及汽车尾气中所含的大量烟粒等。
别看气溶中胶那么渺小，但它与人类的生活可谓是息息相关，从人体健康的角度来看，当气溶胶的浓度达到足够高的时候，就会对我们造成威胁，尤其是对患有呼吸进疾病的人群，另外，空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒，这就很可能会引起一些地区疾病的流行和爆发；从气候学的角度来看，气溶胶粒子主要集中在大气层的底部，它作为云的凝结核，对雨滴、冰晶形成起着重要的作用，因此，气溶胶粒子是降水形成必不可少的条件。
气溶胶甚至可以改变云的存在时间，决定降雨量的多少，具体原理不再深究[1]。
1.1.2 气溶胶污染的危害大家都知道，我国大部分城市都已面临雾霾污染严重的问题，然而，今天我们所说的无论是雾还是霾，都已经不再是单纯的自然现象,而雾霾污染的罪魁祸首就是我们所要研究的气溶胶污染。
气溶胶论文：气溶胶光学厚度Angstrom参数浓度分布拟合半干旱区SACOL
【关键词】气溶胶光学厚度 Angstrom参数浓度分布拟合半干旱区 SACOL【英文关键词】Aerosol Optical Depth Angstromparameter mass concentration numberconcentration number size distributions fitting semi-arid region气溶胶论文：西北半干旱区气溶胶光学和物理特性的观测研究【中文摘要】大气气溶胶在大气中的行为、转化及其对气候、环境和人体健康的影响,不仅取决于其在环境大气中的浓度,还与其粒径大小、粒谱分布、光学特性、化学组成和在大气中的寿命等因素有关。
因此,探究气溶胶颗粒物的光学和物理特性,有助于深入研究气溶胶颗粒物的气候效应和环境行为。
利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)在2010年1月-2011年2月多种仪器观测的综合数据,分析了气溶胶光学参数、不同粒径段气溶胶数浓度和数谱分布随时间变化的特点,以及气象条件对这些参数的影响,讨论了AOD与PM1o质量浓度的相关性。
同时,探讨了用APS资料拟合PM1o质量浓度的方法,主要结论如下：SACOL站气溶胶光学厚度、浑浊度系数以及波长指数的年均值依次为0.410、0.231、0.840,前两个光学参数的季节均值按春、冬、夏、秋顺序依次减少,波长指数的季节均值则按春、冬、夏、秋依次增大。
SACOL站大气中气溶胶总数浓度主要取决于PM2.5数浓度,特别以粒径小于1.0μm的积聚模态居多,其中冬季粒径小于1μm的气溶胶粒子数浓度又远高于其它季节。
PM2.5、PMcoarse、PM10-20三者数浓度的季节均值都是在冬季最大,夏季最小。
春季沙尘天气的频繁发生和冬季燃煤取暖使春冬季节成为SACOL站气溶胶污染的主要季节。
SACOL站常年盛行东南和西北风,从这两个方向输送来的气溶胶粒子、数浓度出现高值的次数最多。
冬季,SACOL站西北方向人类活动产生的污染物明显多于东南方向。
沙尘气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究
沙尘气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究张华;马井会;郑有飞【期刊名称】《气象学报》【年(卷),期】2009(067)004【摘要】为了定景了解沙尘气溶胶对气候的影响,文中利用一个改进的辐射传输模式,结合伞球气溶胶数据集(G-ADS),计算了晴空条件下,冬夏两季沙尘气溶胶的直接辐射强迫在对流层顶和地面的全球分布,并讨论了云对沙尘气溶胶辐射强迫的影响.计算结果表明,对北半球冬季和夏季而言,在对流层顶沙尘气溶胶的全球短波辐射强迫的平均值分别为-0.477和-0.501 W/m2;长波辐射强迫分别为0.11和0.085W/m2;全球平均短波地面辐射强迫冬夏两季分别为-1.362和-1.559 W/m2;长波辐射强迫分别为0.274和0.23 W/m2.沙尘气溶胶在对流层顶和地面的负辐射强迫的绝对值郁随太阳天顶角的余弦和地表反照率的增加而增大;地表反照率对沙尘气溶胶辐射强迫的强度和分布都有重要影响.研究指出:云对沙尘气溶胶的直接辐射强迫的影响不仅取决于云量,而且取决于云的高度和云水路径,以及地面反照率和太阳高度角等综合因素.中云和低云对沙尘气溶胶在对流层顶的短波辐射强迫的影响比高云明显.云的存在都使对流层顶长波辐射强迫减少,其中低云的影响最为明显.因此,在估算沙尘气溶胶总的直接辐射强迫时,云的贡献不可忽视.【总页数】12页(P510-521)【作者】张华;马井会;郑有飞【作者单位】中国气象局气候研究开放实验室,国家气候中心,北京,100081;上海市浦东新区气象局,上海,200135;南京信息工程大学,环境科学与工程系,南京,210044【正文语种】中文【中图分类】P422【相关文献】1.中国沙尘气溶胶的间接辐射强迫与气候效应 [J], 沈凡卉;王体健;庄炳亮;李树2.华北地区沙尘气溶胶对云辐射强迫的影响 [J], 贾璇;王文彩;陈勇航;黄建平;陈建民;张华;白鸿涛;张萍3.基于国际大气化学—气候模式比较计划模式数据评估中国沙尘气溶胶直接辐射强迫 [J], 张天航;廖宏;常文渊;刘瑞金4.黑碳气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究 [J], 张华;马井会;郑有飞5.一次沙尘暴过程中沙尘气溶胶对云物理量和辐射强迫的影响 [J], 王玉洁;黄建平;王天河因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
盐城市黑碳气溶胶分布特征研究
盐城市黑碳气溶胶分布特征研究
吴硕秋;殷婕;葛侨;刘骏杰
【期刊名称】《资源节约与环保》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】本文利用MERRA-2再分析资料,统计了2010~2020年江苏省盐城市黑碳气溶胶(blackcarbon,BC)地面浓度的分布特征及其与气象要素之间的关系。
研究结果表明,盐城地区的BC浓度在空间分布上呈现西高东低的趋势,在时间分布上呈现秋冬季大、春夏季小的特征;盐城地区的BC浓度与温度、降水、风速呈显著负相关,与气压呈显著正相关;受我国空气污染治理相关措施影响,2010~2020年盐城市BC浓度总体呈波动下降的趋势。
【总页数】4页(P113-116)
【作者】吴硕秋;殷婕;葛侨;刘骏杰
【作者单位】盐城市亭湖区气象局
【正文语种】中文
【中图分类】X51
【相关文献】
1.黑碳气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究
2.中国黑碳气溶胶分布特征与辐射强迫的模拟研究
3.“两湖盆地”秋季黑碳气溶胶的分布及来源特征
4.兰州市冬季气溶胶吸光特性研究——黑碳与棕色碳的区分及特征分析
5.苏州地区黑碳气溶胶分布特征及来源分析
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马井会等 :黑碳气溶胶光学厚度的全球分布及分析
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图 1 黑碳气溶胶光学厚度 (λ= 01 55μm) 全球分布图 : (a) 冬季 ; (b) 夏季 Fig. 1 The optical dept h (λ= 01 55μm) global dist ribution of black carbon aero sol for winter (a) and summer ( b)
2 结果与分析
理论上认为波长在 01 55μm 处的光学厚度能够代表气溶胶在整个短波谱段的消光的平均状况 ,本文计 算了 01 55μm 处黑碳气溶胶的光学厚度 。 2. 1 黑碳气溶胶光学厚度分布特征及其原因分析 2. 1. 1 黑碳气溶胶光学厚度及质量浓度全球分布特征
图 1 给出 01 55μm 黑碳气溶胶光学厚度在冬 (1 月) 夏 (7 月) 两季的全球分布情况 。可以看出 :黑碳气 溶胶光学厚度分布具有明显的季节和地理差异 。黑碳气溶胶光学厚度陆地大于海洋 ,北半球大于南半球 ,北 半球中高纬地区大于低纬度地区 ,冬季大于夏季 。表 1 给出了南北半球及全球黑碳气溶胶在冬夏两季平均 光学厚度 。黑碳气溶胶光学厚度平均值北半球比南半球大一个量级 ,北半球冬季比夏季大 ;而南半球则相 反 ,全球冬季比夏季大 ,这主要是冬季取暖等燃料消耗增多而引起的 。黑碳气溶胶光学厚度的在冬季的地理 分布特性 (以表 2 为例) ,大值区位于人类活动密集的工业发达地区 ,其中西欧 、东亚 、北美 、中东地区都是黑 碳气溶胶光学厚度大值区 ,说明人类对黑碳气溶胶光学厚度的分布会产生较大的影响 ,是使黑碳气溶胶光学 厚度增加的主要因素 ,另外 ,值得注意的是南亚地区黑碳气溶胶的光学厚度也比较大 ,这大概与秸秆的燃烧 以及交通工具的使用有很大的关系 。
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气 象 科 学 27 卷
国和日本的东京地区) ,中国大地区大气边界层黑碳气溶胶浓度最高值位于华北 、华东 ,浓度随季节变化 ,冬 季黑碳浓度高 ,夏季低 ,冬季黑碳浓度高值区位于江苏省 。另外 ,在东亚的东海近海海域和整个黄渤海海域 及日本海海域光学厚度都比较大 (表 4) ,这主要是由于处于东亚下风方黑碳气溶胶间隙性长距离输送造成 的 。其中 ,渤海海域无论冬季和夏季光学厚度都最大 ,跟它 3 面都被陆地包围有关 。可见 ,高浓度分布不一 定对应高的光学厚度分布 ,冬季气溶胶光学厚度最大值地区与质量浓度的最大值地区不一致 (如表 2 所示) , 而夏季这两者却是一致的 (见表 3) 。以冬季为例 ,最大值 01 027 5 出现在东亚的中国境内 ,而质量浓度的最 大值 11 555μg ·m23 却出现在西欧 ,这主要是由于黑碳气溶胶的光学特性在这两个地区不一致造成的 。详见 下节的分析 。
关键词 黑碳气溶胶 光学厚度 复折射指数 光学参数 分类号 P4211 1 文献标识码 A
引 言
目前科学界十分关注黑碳气溶胶的气候效应 ,定量评价黑碳气溶胶在全球辐射强迫 、气候效应和气候变 化中的作用时 ,需要知道不同地区黑碳气溶胶排放的可靠数据 。气溶胶光学厚度作为气溶胶最基本的光学 特性 ,是研究气溶胶作用的基础[122 ] 。
1 数据和模式简介
全球 气 溶 胶 数 据 集 GADS ( Glo bal Aero sol Data Set ) 是 由 P Koep ke M Hess 等 人 研 发 的 , 是 对
收稿日期 :2005210222 ;修改稿日期 :2006206215 基金项目 :国家重点基础研究发展计划 (编号 :2006CB403707) 和中国气象局气溶胶项目联合资助 第一作者简介 :马井会 (19802) ,女 ,辽宁建平 ,硕士 ,主要从事气溶胶辐射强迫等研究 , E2mail :oliveflower1223 @so hu. co m
图 2 是黑碳气溶胶质量浓度冬夏 (对北半球而言 ,下同) 两季全球分布图 ,黑碳气溶胶质量浓度具有季节 差异和地理差异 。陆地高于海洋 ,具有比较明显的海陆差异 ,北半球高于南半球 。冬季北极地区值较高是由 地处中纬的西欧 、北美等城市和工业区排放的污染物向极地输送 、转化和积累造成的 ,冬季日光不足和极锋 南移对其维持也起了重要作用 。浓度最大值冬季高于夏季 (表 2 、表 3) ,与冬季北半球取暖燃料使用量增加 有密切关系 。冬季最大值 11 555μg ·m23 位于西欧 ,夏季最大值 11 244 μg ·m23 同样也位于西欧 。可见西欧 是世界上黑碳气溶胶浓度最大的地区 ,与其工业发达 、汽车多 、人口密集有密切关系 。有研究表明 ,汽车尾气 带来的黑碳气溶胶排放是大气中尤其是城市区域大气中黑碳气溶胶的重要来源[18] 。就东亚而言 (图 2) ,黑 碳气溶胶质量浓度大的区域主要位于大城市和重工业区周围 (如中国的中部 、东部 、华北和东北地区以及韩Fra bibliotek550
气 象 科 学 27 卷
dπAlmeida 等人创立的气溶胶气候学的修正版 ,主要用于气候理论和应用的研究[11] 。数据集中根据气溶胶 的时空分布采用混合比的方法描述气溶胶性质 ,使用 5 °×5 °经纬网格 ,是全球模式 ,它按照粒子的尺度分布 和折射指数随波长的变化规律将气溶胶分为 10 种类型 ,这 10 种类型的气溶胶分别是不同物质的混合物 ,包 括内部混合和外部混合 。每种气溶胶成分的光学特性是基于 Mie 散射理论 ,并假设气溶胶粒子是球形粒 子 。这些数据可以按照不同季节 (包括冬夏两季) 、不同相对湿度 、不同波长 (23 波段) 和不同类型气溶胶分 别处理 。本文着重研究黑碳气溶胶的光学厚度分布 。GADS 的数据利用了不同地区的地基探测资料 、卫星 资料和直接的气溶胶辐射观测资料的同化 ,可以代表大气的一般情况 。实际大气中 ,气溶胶粒子的形状很不 规则 ,谱分布也十分复杂 。本文假定黑碳气溶胶粒子的形状为球形 ,谱分布为对数正态分布 。因为对数正态 分布主要针对产生机制相同的气溶胶粒子 ,它最适用于对这类气溶胶的成分 、类型和时空变化进行描述 。由 于气溶胶粒子中尺度较小的粒子相对集中 ,采用对数坐标较为方便 ,因此 ,该分布函数曾为气溶胶和其气候 效应专家委员会推荐[12 ] 。
地区
东亚 30°N 115°E
西欧 50°N 30°E
北美 45°N 80°W
南美 25°S 50°E
南非 25°S 30°E
中东 40°N 70°E
北极 90°N
AOD 质量浓度 (μg / m3)
21 75 ×1022 11 350
21 55 ×1022 11 555
11 47 ×1022 01 897
就中国地区而言 ,从图 1 可以看出 ,黑碳气溶胶光学厚度大值区出现在海拔较低 、人口相对密集 、工业相 对发达的华北 、华东 、华南以及东北地区 ,而人口稀少的西北地区黑碳气溶胶光学厚度值很小 ,这与近年来中 国科研工作者得出的结论有很好的一致性[13217] 。由图 1 可以看出 ,光学厚度的分布强烈地受到地形的影响 , 大值区分布在低海拔地区 。人口 、工业密集地区的周边地区 ,其光学厚度也明显偏大 ,而且影响范围很广 ,尤 其是东亚和北美地区 ,东亚地区的黑碳气溶胶在冬季 (图 1a) 盛行西风的作用下 ,可以对几千公里以外的海 洋产生影响 ,夏季由于环流的调整 ,其影响范围有所减小 (图 1b) 。值得注意的是 ,夏季南非和南美洲地区的 光学厚度值增大 ,范围扩大 ,其原因为南半球冬季 ,取暖所消耗的碳质燃料增加引起大气中黑碳气溶胶浓度 增加 ,这也验证了人为活动是黑碳气溶胶的主要来源之一 。
全球仍缺少广泛 、长期的黑碳气溶胶浓度观测 ,有关黑碳气溶胶光学性质的参数 、尺度分布 、垂直分布及 与硫酸盐等其他气溶胶混合方式的实验结果更是缺乏 ,不能为模式提供大量准确的实验数据基础 ,这也是造 成全球辐射模式模拟结果还有很大不确定性的重要原因[9] 。黑碳气溶胶对环境与气候变化的影响的研究在 很大程度上依赖于对其时空分布状况的了解和光学特性 (光学厚度 、相函数 、对称度因子 、单散射反射率 、消 光系数等) 的准确估计[10] 。有关黑碳气溶胶的光学特性研究是目前国内外研究的难点和热点 ,不同区域的 气溶胶的光学特征可能存在很大差别 ,国内还没有用全球气溶胶数据 ( GADS) 详细研究黑碳气溶胶的光学 和辐射特性等方面的工作 ,本文应用 GADS ( Glo bal Aero sol Data Set) 中的黑碳气溶胶资料 ,模拟了冬夏两 季黑碳气溶胶光学厚度全球分布 ,分析了造成这种分布的原因 。
AOD
31 24 ×1023 11 37 ×1023
11 37 ×1024 31 14 ×1024
11 67 ×1023 81 49 ×1024
表 2 冬季不同地区黑碳气溶胶光学厚度最大值及对应地区的质量浓度值 Table 2 The maximum value of optical dept h and t he corresponding mass concentration of black carbon aerosol in different region for winter
第 27 卷 第 5 期 2007 年 10 月