基于卫星观测的华东地区2000-2016年气溶胶特性分布及气溶胶—云相关性

发布时间：2020-10-02 06:48

　　 云和气溶胶是地气系统中重要的组成部分,对地气系统的辐射收支有重要作用。近年来,气溶胶的变化及其辐射强迫和对气候系统的影响得到了科学界的高度重视。近几十年来,中国东部社会经济飞速发展,排放的气溶胶粒子以及经过光化学反应产生的二次气溶胶污染物也在日益增加,造成了严重的环境和气候问题。因此,研究中国东部地区气溶胶的时空分布特征以及气溶胶-云相互作用对充分认识中国东部的气候特征具有重要的科学价值和现实意义。本文利用华东地区2000-2016年MODIS/Terra数据,探究了华东地区气溶胶光学特性的相关系数的空间分布特征及气溶胶-云之间的相关性。结果表明,华东地区北部的污染较南部严重很多,高值中心出现在山东省,AOD值已高于1.0。且随着AOD的增加,Angstrom指数是减少的,这可能是由于粒子在多云地区附近的吸湿生长而造成的颗粒膨胀在MODIS数据中起主要作用。AOD值在夏季达到全年最高,低值则出现在春季。然后,我们分析了 AOD与云参数(大气可降水量,WV;云滴有效半径,CER;云量,CF;云顶温度。CTT;云顶气压,CTP)之间的时空相关性。在相关系数的空间分布的分析中,AOD与CTP的变化和AOD与CTT的变化十分相似,在大部分地区呈负相关,华东地区南部,AOD与CER、CF之间的相关系数的空间分布符合第一间接效应,呈负相关,相关系数在-0.2-0.0之间;其余地区则出现反第一间接效应,相关系数高达0.6-0.8,这可能是由于大气中过饱和的气溶胶颗粒造成的。在时间相关性的分析中,AOD在长达16年的时间里是有所增加的,当其增加到0.7以后,由于气溶胶颗粒开始争抢水汽,小云滴的大量减少使得云可以更好的发展抬升,WV随之减少,CER和CF有所增加,CTP和CTT同步减小。一年之中,AOD的最高值出现在6月,11月为全年最低,在这个过程中,季风与气象要素起到至关重要的作用。并在时间相关性的分析中发现,5月是一个时间节点,在5月之前,AOD与WV、CER、CF呈负相关关系,与CTP、CTT呈正相关关系,而在5月之后,则刚好相反。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X513
【部分图文】：

第二章研究区域概况和数据资料逡逑２．１中国东部区域概况逡逑本论文选取为中国境内２５°Ｎ－３８°Ｎ，１１３°Ｅ－１２３°Ｅ范围内的陆地区域（如图２．１所逡逑示）作为研究区域，图下方的色柱表示该地区的海拔高度（地面某个地点高出海平面的逡逑垂直距离），并在下文中简称其为：中国东部地区。该所选区域有人口城镇密度高，经逡逑济较为发达等特点，同时也是我国的政治、经济中心以及工业、农业生产的中心区域。逡逑纵观近代来看，长三角地区飞速发展势头蓬勃。在气候特点上分析来看，中国东部地区逡逑受到“东亚气候系统”的影响［６（）］，在夏季阶段西南气流十分活跃，带来大量的暖湿空气，逡逑这一时间段集中了本区域全年大部分降水；而到了冬季，随着东北、华北、朝鲜半岛和逡逑日本等西北气流的到来，大量干冷空气涌入，在东海南海及附近地区东北气流较为活跃逡逑［６１］。众所周知全球正在逐步变暖

布于山东省紧邻京津冀地区的部分。华东地区的ＡＯＤ值主要集中在０．３－０．８之间。江苏逡逑省、安徽省和山东省的大部分地区ＡＯＤ值均很高，达到了邋０．６－０．８，浙江、江西和福建逡逑的ＡＯＤ值则普遍相对较低，几乎全部低于０．３。结合图２．１、图３．１邋（ｂ）、图３．２邋（ａ）、逡逑图３．２邋（ｂ）可以初步推断气溶胶类型并进一步分析其来源。逡逑｜１逡逑芝逦丨、。．８逡逑＆逦＾邋Ｖ邋■邋－０．６逡逑＾２８邋＞邋１邋？逡逑｜２逡逑１１４邋１１６邋１１８邋１２０邋１２２逡逑Ｌｏｎｇｔｉｔｕｄｅ邋（°Ｅ）逡逑Ｉ＇ｃｌ？Ｉ邋．１．２逡逑１１４邋１１６邋１１８邋１２０邋１２２逡逑Ｌｏｎｇｔｉｔｕｄｅ邋（°Ｅ）逡逑图３．１华东地区２０００年－２０１６年气溶胶光学特性相关系数的空间分布逡逑图（ａ）、图（ｂ）分别代表ＡＯＤ相关系数的空间分布图和Ａｎｇｓｔｒｏｍ指数相关系数的空间分布图逡逑１３逡逑

气溶胶光学厚度的分布与地形有一定的相关性［７７］，由图２．１可见，华东地区北部地逡逑势较低，大气厚度较大，气溶胶光学厚度也比较大。同时，较低的地势不利于污染物的逡逑扩散，使气溶胶在北部地区不断地积聚，加重污染程度［７８］，ＡＯＤ值较高。由图３．１邋（ｂ）逡逑可看出Ａｎｇｓｔｒｏｍ指数（ａ）均大于１．２，可见在华东地区，由人为因素产生的气溶胶颗逡逑粒（细粒子）是占主导地位的，且由北向南呈递增趋势，表明在研究区域北部粗粒子相逡逑对较多，研究区域南部地区细粒子则相对较多。由此可推断出，沙尘气溶胶等大颗粒污逡逑染物对研究区域北部影响较为严重。图３．２邋（ａ）、图３．２邋（ｂ）分别表示华东地区２０００逡逑年至邋２０１６邋年降水率和归一化植被指数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ邋Ｉｎｄｅｘ，ＮＤＶＩ）逡逑的相关系数的空间分布图。从图中可以看出，研宄区域南部的降水量与归一化植被指数逡逑（ＮＤＶＩ）均远高于北部地区。由于降水对气溶胶颗粒物的冲刷作用在一定程度上可以逡逑减缓大气污染程度，因此华东的南部地区气溶胶光学厚度（ＡＯＤ）值较低。同时，对逡逑流层气溶胶的主要成分之一就是大气沙尘，其主要是由自然生成且受下垫面和天气情况逡逑影响较大［７９］。当发生沙尘天气的时候

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本文编号：2832067