杭州市大氣氣溶膠光學(xué)厚度研究

齊 冰,杜榮光,于之鋒,周 斌

(1.杭州市氣象局,浙江 杭州 310051；2.杭州師范大學(xué)遙感與地球科學(xué)研究院,浙江 杭州 311121)

杭州市大氣氣溶膠光學(xué)厚度研究

齊 冰1*,杜榮光1,于之鋒2,周 斌2

(1.杭州市氣象局,浙江 杭州 310051；2.杭州師范大學(xué)遙感與地球科學(xué)研究院,浙江 杭州 311121)

利用2011～2012年杭州國(guó)家基準(zhǔn)氣候站內(nèi)太陽(yáng)光度計(jì)(CE-318)觀測(cè)資料,分析杭州市氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)和Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)(α)的變化特征.結(jié)果表明,2011～2012年杭州市AOD500nm年平均值為0.86±0.47,α440~870nm年平均值為1.25±0.23.AOD季節(jié)變化特征不明顯,主要與該地區(qū)天氣形勢(shì)以及內(nèi)外源影響密切相關(guān).α季節(jié)變化差異也不大,受北方帶來的沙塵氣溶膠影響,春季α略偏低.AOD呈現(xiàn)單峰型日變化特征,峰值出現(xiàn)在15：00,谷值出現(xiàn)在06：00,午后AOD明顯升高主要與強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射引起光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次氣溶膠以及近地層氣溶膠在湍流輸送作用下向城市上空擴(kuò)散有關(guān).從頻率分布來看,AOD和α頻率分布均呈現(xiàn)明顯的單峰特征,并且較好的符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布.α在高值區(qū)間1.1～1.7出現(xiàn)頻率為77.8%,表明杭州市以平均半徑較小的氣溶膠粒子為主,屬于城市-工業(yè)型氣溶膠類型.杭州市AOD的高值(>1.0)主要表現(xiàn)為粗模態(tài)氣溶膠以及細(xì)模態(tài)氣溶膠的吸濕增長(zhǎng).

太陽(yáng)光度計(jì)；氣溶膠光學(xué)厚度；Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)；杭州

大氣氣溶膠在全球和區(qū)域氣候變化的研究中扮演著十分重要的角色[1].它通過吸收和散射太陽(yáng)的長(zhǎng)波和短波輻射,直接影響地氣系統(tǒng)的能量收支平衡,并且可以充當(dāng)云的凝結(jié)核影響云的形成和消散,間接影響全球和區(qū)域氣候變化[2-3].已有研究表明,氣溶膠粒子可能會(huì)導(dǎo)致全球或區(qū)域的變暗[4],改變區(qū)域降水[5]以及對(duì)能見度產(chǎn)生影響[6].雖然氣溶膠的濃度和光學(xué)特性是評(píng)估和預(yù)測(cè)全球氣候變化中眾多不確定性因素之一[7].但是,氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)和Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)(α)是氣溶膠光學(xué)特征2個(gè)基本的光學(xué)參數(shù),也是研究氣候變化的關(guān)鍵因素[8].

在氣溶膠光學(xué)特性研究中,地基遙感被認(rèn)為是精度較高的方法[9],并且常用于衛(wèi)星產(chǎn)品的檢驗(yàn)[10-11].目前,最廣泛的地基反演是由美國(guó)國(guó)家宇航局(NASA)在全球建立的氣溶膠觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(AERONET),主要是利用CE-318太陽(yáng)光度計(jì)在全球范圍內(nèi)獲取具有區(qū)域代表性的氣溶膠光學(xué)特性參數(shù),為氣溶膠研究提供了寶貴的資料.我國(guó)許多學(xué)者利用AERONET資料分析了氣溶膠光學(xué)特性的時(shí)空分布特征[12],氣溶膠光學(xué)厚度和Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)的季節(jié)變化[13]以及氣溶膠單次散射反照率和粒子譜等特性[14-15].我國(guó)除了少量的 AERONET站外,還由中國(guó)氣象局建立的CARSNET[16]和中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)大氣科學(xué)分中心建立的CSHNET[17].這些聯(lián)合觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)為全面研究我國(guó)區(qū)域大氣氣溶膠特性提供了重要的數(shù)據(jù)支撐.劉玉杰等[18]、劉曉云等[19]、劉菲等[20]利用太陽(yáng)光度計(jì)分別對(duì)銀川、敦煌以及內(nèi)蒙古地區(qū)沙塵氣溶膠的光學(xué)厚度進(jìn)行反演和研究.王躍思等[21]、Xin等[22]利用CSHNET觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)分析了 2004～2005年中國(guó)典型地區(qū)大氣氣溶膠的光學(xué)厚度、Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)等光學(xué)特性及其時(shí)空分布狀況.

杭州市是長(zhǎng)江三角洲重要的中心城市之一,也是中國(guó)東南部的交通樞紐.隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,杭州城市氣溶膠不斷增加,由此引發(fā)的能見度下降以及空氣質(zhì)量問題愈發(fā)引起關(guān)注.陳然等[23]利用1年的觀測(cè)資料對(duì)杭州地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性進(jìn)行了初步分析.本文主要利用 CE-318太陽(yáng)光度計(jì)長(zhǎng)時(shí)間序列觀測(cè)資料,反演獲得了杭州市氣溶膠光學(xué)厚度,同時(shí)計(jì)算了α.在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了該地區(qū) AOD和 α的月、季變化及日變化特征,探討了AOD和α的頻率分布及其之間的關(guān)系.這有利于加深對(duì)該地區(qū)氣溶膠特性的認(rèn)識(shí),了解人為源排放對(duì)本地氣溶膠特性產(chǎn)生的影響,同時(shí)也減小該地區(qū)氣溶膠對(duì)環(huán)境和氣候效應(yīng)的不確定性.

1 資料與方法

采用法國(guó)CIMEL公司生產(chǎn)的CE-318型自動(dòng)跟蹤掃描太陽(yáng)光度計(jì),濾光片中心波長(zhǎng)分別為340,380,440,500,670,870,936,1020,1640nm,各波段帶寬為 10nm.儀器的視場(chǎng)角為 1°,太陽(yáng)跟蹤精度小于 0.1.因?yàn)?936nm波段具有較強(qiáng)的水汽吸收,所以主要用來反演大氣中的水汽含量;其余波段主要是利用太陽(yáng)直射輻射的測(cè)量值,采用統(tǒng)一的反演算法計(jì)算得出AOD.采用Langley法對(duì)太陽(yáng)光度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,每年標(biāo)定一次,方法原理可以參考文獻(xiàn)[24].本研究的數(shù)據(jù)資料采用 ASTPwin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行云處理后Level 1.5的氣溶膠反演產(chǎn)品.根據(jù)Che等[25]研究,ASTPwin軟件計(jì)算得出的 AOD值比 AERONET在 440,670,870, 1020nm分別高出0.01,0.01,0.01,0.03.可以近似認(rèn)為兩者結(jié)果一致.

本研究采用的CE-318自動(dòng)跟蹤掃描太陽(yáng)光度計(jì)安裝在杭州國(guó)家基準(zhǔn)氣候站內(nèi)(120°10′E, 30°14′N),海拔高度 41.7m,周圍無建筑物阻擋,視野開闊,觀測(cè)站點(diǎn)西面緊鄰西湖,其余方向被密集的城市建設(shè)群包圍.氣溶膠主要來源于交通和居民的生產(chǎn)生活,因此觀測(cè)結(jié)果主要反映城市氣溶膠狀況.所使用的數(shù)據(jù)時(shí)段為2011年1月～2012年12月.利用ASTPwin軟件共獲取8626條Level 1.5數(shù)據(jù)資料,共計(jì)365d.2011年1～12月有記錄的天數(shù)分別為 11,8,17,23,16,9,18,18,18,8,13,11d; 2012年1～12月有記錄的天數(shù)分別為7,9,14,17,18, 13,25,19,17,24,16,16d.其中2011年1～2月、2011年10月～2012年2月由于云出現(xiàn)頻率較高造成AOD的觀測(cè)日數(shù)偏少.而2011年和2012年6月份AOD觀測(cè)日數(shù)較少主要是由于杭州正處于梅汛期,降水日數(shù)偏多.

AOD描述了氣溶膠對(duì)光的衰減,是氣溶膠消光系數(shù)在垂直方向上的積分.當(dāng)氣溶膠粒子滿足Junge分布時(shí),大氣氣溶膠光學(xué)厚度τ(λ)與波長(zhǎng) λ關(guān)系滿足以下公式∶

式(1)中,λ是觀測(cè)波段的波長(zhǎng); τ(λ)是對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)氣溶膠光學(xué)厚度;β是 Angstrom 混濁系數(shù);α為Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)[26].一般情況下0<α<2,較小的α代表大粒徑氣溶膠為主控粒子;相反,較大的 α代表小粒徑為主控粒子.本研究主要采用AOD500nm和α440-870nm的結(jié)果.

2 結(jié)果與討論

2.1 AOD和α的月、季變化

由圖1可見,杭州市AOD月平均值3月最高,為1.06±0.42;7月最低,為0.69±0.64.AOD在7～10月和11～次年3月呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì).3～7月大致呈現(xiàn)下降趨勢(shì),其中AOD均值在6月出現(xiàn)了小幅回升,主要是由于6月杭州進(jìn)入梅汛期,空氣中具有較為充沛的水汽含量,月平均相對(duì)濕度一年中最高.因此在較高相對(duì)濕度情況下,氣溶膠吸濕增長(zhǎng)可以使AOD顯著增加[27].

圖1 AOD和α月平均值Fig.1 Monthly means of AOD and α

由圖2可見,杭州市AOD均值季節(jié)變化主要表現(xiàn)為冬季(0.92±0.38)和春季(0.92±0.43)略高于秋季(0.88±0.44)和夏季(0.75±0.57).從不同分位數(shù)變化可以看出,AOD75th的數(shù)值在不同季節(jié)相差不大,在1.0～1.25之間.而AOD25th、中位數(shù)數(shù)值在夏季遠(yuǎn)低于其他季節(jié),同時(shí) AOD的最大值和最小值均出現(xiàn)在夏季,此外四分位間距也是夏季最高.由此可見,杭州市夏季 AOD的變化幅度非常劇烈.

杭州市春季容易受到北方沙塵天氣南下或是局地污染源的影響[28],大氣中氣溶膠粒子長(zhǎng)時(shí)間滯留容易造成春季 AOD的增加.夏季隨著氣溫升高,空氣中含水量也逐漸增加,在高溫高濕條件下加快氣溶膠的氣-粒轉(zhuǎn)化過程,增加了氣溶膠的形成能力,使城市氣溶膠產(chǎn)生了積聚效應(yīng)[29].此外,夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈,大氣光化學(xué)反應(yīng)活躍,有利于二次氣溶膠的形成.因此夏季濕熱的天氣條件是造成 AOD高值的另一重要原因.而城市周邊農(nóng)作物夏季秸稈燃燒產(chǎn)生的污染物對(duì)AOD也會(huì)有一定影響.秋季和冬季主要受大陸高壓系統(tǒng)控制,大氣層結(jié)穩(wěn)定,逆溫出現(xiàn)頻率高,污染物擴(kuò)散條件差,氣溶膠主要來自于局地人為源排放且濃度相對(duì)較高[30],因此會(huì)導(dǎo)致AOD增加,特別是在霧霾天氣影響較為嚴(yán)重時(shí)期,AOD會(huì)出現(xiàn)明顯上升[31].由此可以看出,杭州市AOD值四季都處于較高濃度水平,且季節(jié)變化特征不明顯,主要與該地區(qū)天氣形勢(shì)以及內(nèi)外源影響密切相關(guān).

圖2 AOD季節(jié)變化Box-Plot圖Fig.2 Box plot of seasonal variations of AOD

從α逐月變化可以看出(圖1),α最小值出現(xiàn)在 4月,為 1.09±0.20;最大值出現(xiàn)在 10月,為1.38±0.15.除了4月和7月外,α在其余月份均高于1.20,并且從9月至次年2月月均值變化范圍很小,在1.29～1.34之間.由圖3可見,α季節(jié)變化主要表現(xiàn)為秋季(1.32±0.23)和冬季(1.31±0.18)大于夏季(1.24±0.21)和春季(1.17±0.24).杭州市α季節(jié)變化特征與上海浦東的研究結(jié)果相一致[27].杭州市春季α相對(duì)較低,可能受北方沙塵粒子遠(yuǎn)距離輸送影響.盡管如此,Eck等[12]研究表明,當(dāng)α大于 0.8時(shí),即使在春季,氣溶膠中混合了粗粒子模態(tài)的沙塵氣溶膠,人口密集的城市依然以細(xì)粒子占居主導(dǎo),進(jìn)而影響AOD變化.由圖3可以看出,杭州市各個(gè)季節(jié)α的25th均都遠(yuǎn)大于0.8,說明杭州市主要以粒徑較小的氣溶膠粒子為主控模態(tài).這也與長(zhǎng)江三角洲地區(qū)污染物主要是由人為源排放以及光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物有關(guān)[32].

圖3 α季節(jié)變化Box-Plot圖Fig.3 Box plot of seasonal variations of α

2.2 AOD日變化

圖4 AOD日變化Fig.4 Daily variation of AOD

圖4給出2011～2012年杭州市AOD日變化,07∶00和 18∶00由于小時(shí)樣本數(shù)較少(N≤30),故未加入統(tǒng)計(jì).由圖4可見,杭州市AOD大體呈現(xiàn)單峰變化特征,下午高于上午,峰值出現(xiàn)在15∶00,為 0.93±0.61;谷值出現(xiàn)在 06∶00,為 0.68± 0.43.早、晚高峰時(shí)期AOD值也非常接近,在0.80左右. AOD在07∶00～10∶00略微呈現(xiàn)增加趨勢(shì)主要是由于日出之后,人類活動(dòng)開始活躍,伴隨上班早高峰的出現(xiàn),人為排放的氣溶膠逐漸增加,與此同時(shí)低層大氣通常出現(xiàn)逆溫,大氣層結(jié)也較穩(wěn)定,不利于污染物的擴(kuò)散.中午前后,由于太陽(yáng)輻射的不斷加強(qiáng),大氣層結(jié)變得越來越不穩(wěn)定,近地層氣溶膠在湍流輸送作用下向城市上空擴(kuò)散,加之午后由于強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射引起光化學(xué)反應(yīng)活躍,增加二次氣溶膠的生成.因此AOD在11∶00～15∶00出現(xiàn)較為明顯的增加過程.臨近傍晚,大氣層結(jié)開始逐漸趨于穩(wěn)定,邊界層高度降低,同時(shí)伴隨著下班晚高峰,人類活動(dòng)產(chǎn)生的氣溶膠再次得到集中釋放,因此AOD依然維持在高位.

2.3 杭州市AOD與其他城市比較

2011～2012年杭州市 AOD500nm年平均為0.86±0.47,是我國(guó)AOD高值地區(qū)之一.從表1可以看出,杭州市AOD與北京、鄭州等地區(qū)非常接近,基本處于同一水平.同時(shí)發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)江三角洲地區(qū)AOD普遍較高,即便是臨安區(qū)域背景站,AOD依然沒有表現(xiàn)出明顯的差異,主要是由于長(zhǎng)江三角洲是中國(guó)典型工業(yè)區(qū)域之一,人口密集,人為活動(dòng)排放產(chǎn)生的大量污染物導(dǎo)致環(huán)境污染非常嚴(yán)重.與龍鳳山區(qū)域背景站的 AOD觀測(cè)相比,杭州市AOD值約為龍鳳山的2.7倍.龍鳳山位于中國(guó)東北地區(qū)國(guó)家森林公園內(nèi),生態(tài)環(huán)境良好,附近沒有工業(yè)污染源,且人口也較少,因此AOD較小.這也反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)城市上空大氣氣溶膠負(fù)載量明顯增加.

表1 我國(guó)部分地區(qū)CE-318氣溶膠光學(xué)厚度觀測(cè)結(jié)果比較Table 1 AOD observed by CE-318at some other sites in China

2.4 AOD和α的頻率分布

由圖5可見,杭州市AOD出現(xiàn)頻率主要區(qū)間在0.2～1.2之間,占總樣本的76.7%;其中AOD出現(xiàn)頻率最高區(qū)間為0.4～0.6,占總樣本的20.3%;次高區(qū)間為0.6～0.8,占總樣本的19.2%.而AOD在極端清潔值區(qū)間 0～0.2的出現(xiàn)頻率很低,僅占總樣本的2.7%.這表明區(qū)域的人為源氣溶膠占有很大比例.圖5還反映出杭州市AOD頻率分布呈現(xiàn)明顯的單峰分布特征,并且較好的符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布.類似的分布特征在 O’Neill等[39]研究中同樣被證實(shí).參考湯潔等[40]分析方法,最大出現(xiàn)頻率所對(duì)應(yīng)的數(shù)值(即對(duì)數(shù)正態(tài)分布的平均值)可以代表該地區(qū)氣溶膠的本底值.擬合結(jié)果表明觀測(cè)期間內(nèi)杭州市AOD最大出現(xiàn)頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值為 0.58,可以認(rèn)為該值是觀測(cè)期間杭州市AOD的本底值.

圖5 AOD頻率和對(duì)數(shù)正態(tài)分布Fig.5 Frequency and lognormal distribution of AOD

圖6 α頻率和對(duì)數(shù)正態(tài)分布Fig.6 Frequency and lognormal distribution of α

由圖6可見,與AOD的分布相類似,杭州市α頻率分布也呈現(xiàn)明顯的單峰分布特征.α出現(xiàn)頻率最高的區(qū)間在 1.3～1.4之間,占總數(shù)的 23.3%.落在高值區(qū)間1.1～1.7的α出現(xiàn)頻率為77.8%.這個(gè)數(shù)值要高于太湖1.1～1.7的α約為70%[15],與上海浦東1.1～1.7的α約為79%相當(dāng)[27].綜合2年的觀測(cè)資料得出α的年平均值為1.25±0.23.以上分析表明杭州市氣溶膠粒子主控模態(tài)比較穩(wěn)定且平均半徑較小,屬于城市-工業(yè)型氣溶膠類型[41].

2.5 AOD和α的關(guān)系

由圖7可見,AOD和α沒有明顯的可辨析關(guān)系.α在0～0.5、0.5～1.0、1.0～1.5、1.5～2.0區(qū)間時(shí),對(duì)應(yīng)的AOD均值分別為1.23±0.82、0.71±0.55、0.82±0.47、0.77±0.34.在α不同的區(qū)間范圍,AOD的跨度均較大,其標(biāo)準(zhǔn)差接近或超過各自平均值的 50%.這反映出杭州城市上空存在不同組分的氣溶膠.李成才[42]對(duì)香港的研究表明,α和 AOD呈明顯反相關(guān)關(guān)系,在清潔時(shí)期以水溶性氣溶膠為主,污染時(shí)期沙塵或煙煤型比例增大.Che等[43]對(duì)塔克拉瑪干沙漠的研究表明,主要受沙塵氣溶膠的影響,隨著AOD的增加,α減小.杭州市的觀測(cè)結(jié)果有明顯不同,這可能與不同地區(qū)污染來源不同有關(guān).杭州市的氣溶膠主要來源于城市的復(fù)合型污染物.同時(shí)也會(huì)受到周邊區(qū)域污染物輸送的影響,加之杭州地處杭嘉湖平原地區(qū),西南面都是丘陵和山脈,輸送來的氣溶膠和局地源氣溶膠易在杭州城市上空匯集,從而導(dǎo)致杭州城市氣溶膠成分比較復(fù)雜.

圖7 AOD和α散點(diǎn)圖Fig.7 Scattergram of AOD and α

2.6 氣溶膠類型分類

Gobbi等[44]建立了一種區(qū)分氣溶膠類型的分類方法,它可以區(qū)分云干擾及氣溶膠細(xì)粒子的增長(zhǎng)和吸濕部分.具體方法是將不同波段Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)的差值δα(α440-675nm-α675-870nm)定義一種計(jì)算Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)曲率dα/dλ,利用δα和α440-870nm的散點(diǎn)分布來區(qū)分氣溶膠類型.在坐標(biāo)系中,通過不同區(qū)間的 AOD對(duì)氣溶膠粒子進(jìn)行分類.氣溶膠細(xì)粒子親水特性會(huì)同時(shí)導(dǎo)致氣溶膠的粒徑和細(xì)模態(tài)氣溶膠 AOD比例(η)的增加.而云干擾僅僅會(huì)導(dǎo)致細(xì)模態(tài)氣溶膠 AOD比例(η)的增加,氣溶膠細(xì)粒子的粒徑保值不變.

圖8 AOD670nm、α和δα的關(guān)系圖8 The relationship among AOD670nm、α and δα

本文采用該方法將所有瞬時(shí)的 AOD670nm、α440-870nm以及 δα(α440-670nm-α670-870nm) 數(shù)據(jù),結(jié)合圖解法分析杭州市氣溶膠的類型.圖 8是以折射率m=1.4-0.001i為參考,采用雙模態(tài)、對(duì)數(shù)正態(tài)分布的α和δα函數(shù)對(duì)氣溶膠類型進(jìn)行分類的示意.由圖8可見,杭州市AOD的高值主要表現(xiàn)為細(xì)模態(tài)粒子(AOD>1.0,δα<0,η>70%)和粗模態(tài)粒子(AOD>1.0,δα>0,η<30%)的影響.這種類似的分布特征在北京[44]和榆林[45]同樣被證實(shí).因此可以推斷杭州城市氣溶膠高AOD特性與沙塵氣溶膠以及細(xì)模態(tài)氣溶膠的吸濕增長(zhǎng)有關(guān).圖 8還可以看出,杭州市AOD在大于1.0的污染狀況下,氣溶膠主要集中在細(xì)模態(tài)粒子增長(zhǎng)區(qū)域(1.0<α<1.5, δα<0),與之相對(duì)應(yīng)的細(xì)模態(tài)粒子AOD比例介于70%～90%,粒徑大小范圍約在0.12～0.17μm之間.

3 結(jié)論

3.1 2011～2012年杭州市AOD500nm年平均值為0.86±0.47,是我國(guó)氣溶膠光學(xué)厚度較厚地區(qū)之一.杭州市 AOD季節(jié)變化特征不明顯,冬春季節(jié)要略高于夏秋季節(jié),主要與該地區(qū)天氣形勢(shì)以及內(nèi)外源影響密切相關(guān).AOD頻率分布呈現(xiàn)明顯的單峰特征,并且較好的符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布.

3.2 2011～2012年杭州市 α440-870nm年平均值為1.25±0.23. α季節(jié)變化主要表現(xiàn)秋、冬季節(jié)要高于夏、春季節(jié).春季α略偏低與北方帶來的沙塵氣溶膠有一定影響.α在高值區(qū)間1.1～1.7出現(xiàn)頻率為 77.8%,表明杭州市以平均半徑較小的氣溶膠粒子為主,屬于城市-工業(yè)型氣溶膠類型.

3.3 AOD日變化大致呈現(xiàn)單峰型變化特征.早晚高峰時(shí)期AOD相差不大.午后AOD明顯升高主要與強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射引起光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次氣溶膠以及近地層氣溶膠在湍流輸送作用下向城市上空擴(kuò)散有關(guān).

3.4 從AOD和α的散點(diǎn)分布來看,兩者沒有明顯的可辨析關(guān)系.受局地污染和地形等綜合因素影響,杭州城市上空氣溶膠的成分比較復(fù)雜.杭州市 AOD的高值(>1.0)主要表現(xiàn)為粗模態(tài)氣溶膠以及細(xì)模態(tài)氣溶膠的吸濕增長(zhǎng).

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致謝：感謝中國(guó)氣象科學(xué)研究院車慧正副研究員對(duì)本文提供的寶貴意見和指導(dǎo).

Aerosol optical depth in urban site of Hangzhou.

QI Bing1*, DU Rong-guang1, YU Zhi-feng2, ZHOU Bin2
(1.Hangzhou Meteorological Bureau, Hangzhou 310051, China；2.Institute of Remote Sensing and Earth Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou 311121, China). China Environmental Science, 2014,34(3)：588～595

The characteristics of aerosol optical depth (AOD) and Angstrom wavelength exponent (α) were analyzed and compared using Cimel sunphotometer data from 2011 to 2012 at national basic meteorological station in Hangzhou city of China. The results showed that the mean value of AOD500nmand α440-870nmwere 0.86±0.47and 1.25±0.23, respectively. The averaged AOD over Hangzhou had no obviously seasonal variation characteristics. It was closely related to the weather patterns and internal and external sources influence in this region. The seasonal variation of α was not distinct. Due to dust aerosol spreading from north of china, the α measured in spring was a little lower compared to other seasons. The diurnal variation of averaged AOD showed a single peak distribution with the peak value and valley value at 15：00 and 06：00 respectively. The significantly increased value of AOD in the afternoon were due to the secondary aerosols generated from photochemical reactions that caused by strongly solar radiations and the aerosols in the surface layer spreading to upper layer influenced by turbulent transfer action. Both the AOD and α showed obvious single peak of frequencies based on the frequency distribution. It was found that the AOD and α can be better characterized by a lognormal distribution. The frequency of α, occurring in the high value range between 1.1and 1.7was 77.8%, which indicated that the average effective radii of aerosol particles were small and the aerosols should be classified as urban-industrial aerosols in Hangzhou. The data also showed high AOD(>1.0) both clustering in the fine mode growth wing and the coarse mode.

sunphotometer；aerosol optical depth；Angstrom wavelength exponent；Hangzhou

X513

：A

：1000-6923(2013)03-0588-08

齊 冰(1981-),男,江西南昌人,工程師,碩士,主要從事大氣物理與大氣環(huán)境研究.發(fā)表論文7篇.

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《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》編輯部

2013-07-21

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41206169);國(guó)家公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY201206011);杭州市科技局社會(huì)發(fā)展科研攻關(guān)項(xiàng)目(20120433B14,20130533B09)

* 責(zé)任作者, 工程師, bill_129@sina.com.

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