长江三角洲地区吸收性气溶胶时空分布特征及其对紫外辐射的影响

发布时间：2020-06-06 18:51

【摘要】：气溶胶-辐射相互作用一直是当今大气环境、气候变化研究的热点,气溶胶通过吸收和散射太阳辐射影响地-气系统辐射收支平衡。虽然气溶胶总体对全球气候呈现负的辐射强迫,但吸收性气溶胶中黑碳气溶胶却呈现明显的正辐射强迫,其产生的气候效应与温室气体类似,因此,吸收性气溶胶成为准确评估、预测全球气候变化的主要不确定因素之一。虽然紫外辐射仅占太阳辐射的7%,但是对人类健康和生态环境的影响巨大,过量的紫外照射会增加皮肤癌、白内障的患病几率,破坏植物的光合作用,还会诱发光化学反应。因此,研究吸收性气溶胶的时空分布特征及其对紫外辐射的影响具有重要的现实意义和科学价值。本文选取2008~2017年OMI/Aura OMAERUV L2气溶胶数据集和2008~2015年中国生态系统研究网络的紫外辐射数据集,研究长江三角洲地区吸收性气溶胶的时空分布特征及其对紫外辐射的影响,并结合NCAR TUV辐射传输模式,深入研究气溶胶光学参数(AOD和SSA)对紫外辐射的定量影响。结果如下:(1)在时间分布上,该地区气溶胶光学厚度(AOD)与吸收性气溶胶光学厚度(AAOD)的年际变化趋势一致,均为先升后降,于2011年达最高值,分别为0.702和0.056。月际变化显示AAOD高值多发生在1、3和6月,11月到次年1月明显增加。在空间分布上,长三角地区AAOD呈北高南低分布,AOD与AAOD分布相似,AAOD0.05的高值区主要集中在安徽北部、江苏北部以及南京、杭州和金华等地区。AAOD与AOD季节空间分布均为春冬高,秋季较低,但二者不同的是,夏季AOD很大,AAOD却很小。长三角地区AAOD和AOD的年均空间分布与黑碳贡献量一致。(2)在两个地面观测站中,太湖站的紫外辐射值较高。年变化显示,紫外辐射在6月出现明显的下降趋势,其原因主要是江南6月正值梅雨期,随着梅雨期结束,7、8月紫外辐射值回升且为一年中紫外辐射最强的月份,11和12月的紫外辐射处于较低水平。紫外辐射的季节变化特征较为显著,夏季春季秋季冬季。紫外辐射于正午12时达紫外辐射最大值。(3)TUV辐射传输模式模拟紫外辐射的变化较为准确,并且模式模拟结果总是高于实际观测的紫外辐射值。以5月12日和7月28日为代表的春季和夏季的紫外辐射地面观测和模式模拟结果较为相近。以10月15日和1月8日代表的秋季和冬季在10~14时模拟得到的结果明显大于实际观测得到的紫外辐射值。模式模拟结果总是高于实际观测得到的紫外辐射值的原因有三:一是实际观测条件下,不能完全避免云的影响。二是由于实际测量时存在半宽透射带,实际测量得到的紫外辐射值并不是理想波段下的值。三是与实际环境当中的大气污染程度有关,通常情况下大气环境中的二氧化硫和氮氧化物在大气污染严重时是被低估的。(4)AOD与紫外辐射的相关系数R为-0.591;SSA与紫外辐射的相关系数R值为0.504。当波长小于300nm时,到达地面的紫外辐射基本为零,这是由于平流层中臭氧层吸收造成的。在300~330nm波段下紫外辐射大幅增加,气溶胶对紫外辐射的影响较大,紫外辐射比较敏感。在330nm以后到达地面的紫外辐射增长速度十分缓慢,该波段下紫外辐射敏感程度不高。每当AOD增加0.2,正午12时UV辐射便被削弱了近11%,每当SSA降低0.05,正午12时紫外辐射便衰减了近6%。太湖站到达地面的紫外辐射含量总是高于常熟站,当波长在355nm以上时,太湖站的紫外辐射变化幅度较常熟站更为显著。
【图文】：

站点,问题数据,紫外辐射,常熟农业

图 2-2 中国生态系统研究网络站点分布[75]Fig.2-2 Distribution of Chinese Ecosystem Research Network Sites本文选用来自 CERN 每小时紫外辐射数据，由 CUV3 宽带辐射仪测量得到，该仪器可测量光谱范围为 290~400nm，输出电压为 0~100mV[76]，精确度为 5%，符合世界气象组织（World Meteorological Organization, WMO）的测量标准，数据集中因人为错误或传感器故障而产生问题数据用 32766 表示，因不符合质量控制原则的紫外辐射数据则用 9999 表示，以上出现的问题数据在数据的分析处理过程中被剔除。本文研究时间段为 2008 年 1 月 1 日 0 点到 2015 年 12 月 31 日23 点，数据来自常熟农业生态试验站（Changshu Agriculture, CSA）和太湖湖泊生态系统试验站（Tai Lake, THL）。本文使用该数据集研究长江三角洲地区两个

全吸收,吸收性,气溶胶光学厚度,散射系数

旨在帮助人们更深入的了解局长江三角洲地区吸收性气溶胶的时空控制提供科学依据。AAOD 表示因气的衰减，，是研究吸收气溶胶的时空分布定义为散射系数与消光系数的比值（散全吸收）到 1（完全散射），是衡量气溶胶光学厚度（AOD）是最常用的气性的一个重要参数，是推算气溶胶含量
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X513

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