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沙尘气溶胶辐射特性的初步研究

作　者: 刘菲
导　师: 牛生杰
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: CE-318太阳光度计沙尘气溶胶光学厚度谱分布辐射特性
分类号: P422
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 353次
引　用: 7次
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内容摘要

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）,Aerosol Optical Thickness]、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=440hm）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λ_i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。单次反照率刀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β_e（440）=0.36 km_-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

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