| 作者： | 刘菲 |
| 专业： | 大气物理学与大气环境 |
| 导师： | 牛生杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京信息工程大学 |
| 关键词： | 太阳光度计;沙尘气溶胶;光学厚度;粒子谱分布;辐射特性;地球辐射平衡 |
| 摘要： | 大气气溶胶在地球辐射平衡中扮演着很重要的角色。气溶胶不但散射和吸收太阳辐射(直接强迫)，而且还会影响云滴尺度、云滴浓度和云的生命期，从而改变地气系统的辐射平衡(间接强迫)。 本文利用从2002年6月至2003年5月间，CE-318太阳光度计在内蒙古额济纳旗、东胜、锡林浩特三地观测获得的太阳直接辐射数据，应用消光法反演沙尘气溶胶光学厚度[AOT(λ)，AerosolOpticalThickness]、粒子谱分布以及沙尘粒子的散射效率因子、单次散射反照率、消光系数等辐射特性，并分析其变化特征。 结果表明，该地区气溶胶光学厚度具有明显的时空变化：春季最大，冬季最小，AOT(λ=440nm)平均值最大为0.78，最小值为0.13。三个观测点中，光学厚度额济纳旗最大，AOT(λ=440nm)平均值为0.34；东胜最小，AOT(λ=440nm)平均值为0.29。不同天气条件会对大气气溶胶的光学厚度造成不同的影响。在干洁晴好天气下，气溶胶是均一、稳定的，光学厚度日变化相对平稳；而在沙尘天气气溶胶光学厚度值显著增大，AOT(λ=440nm)可达4。光学厚度的日变化主要有四种形式：(1)早晨高傍晚低，在各地中约占总天数的24％～29％；(2)早晨低傍晚高，约占35％～36％；(3)早晚低中午高，约占21％～33％；(4)变化平缓，约占4％～14％。 沙尘气溶胶的散射效率因子、消光效率因子第一主峰的位置在0.1-1.0μm之间，值约为4，并随着波长λi的增大，第一主峰的位置移向大r方向。吸收效率因子随着r的增长而逐渐增大，并向1趋近。单次反照率ω0在粒径为0.1μm-1.0μm之间时有最大值，约为0.97。粒径在0.1μm-0.4μm的这一部分粒子对总消光系数的贡献最大，最大消光系数βe(440)=0.36km-1。粒子在波长440nm处的消光能力最强，随着波长的增大，粒子的消光能力逐渐减弱。气溶胶粒子各项消光参数对虚部的变化非常敏感，虚部即使有一个很小的变化也会对总体消光产生很大的影响。 在假设沙尘粒子谱服从Junge谱的基础上，反演了沙尘气溶胶粒子谱，并分析其变化特征。反演结果表明，沙尘粒子谱在粒径0.3μm、0.6μm和1.0μm处出现峰值，分别约为108cm-2·μm-1、107cm-2·μm-1、106cm-2·μm-1。但是在不同天气条件下粒子谱有很大差异，在沙尘暴天气中，大粒子和巨粒子数有明显的增加，粒子数浓度要比晴天背景大气大了约一个量级。春季气溶胶粒子数浓度最大，约为8.22×109cm-2·μm-1，夏秋季次之，约为2.07×109cm-2·μm-1，冬季最小，约为1.17×109cm-2·μm-1，相差不超过一个量级。 |