塔克拉玛干沙漠塔中地区大气浊度特征分析及影响研究

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本文利用2010年塔克拉玛干沙漠腹地塔中站积分浊度仪、PM10自动监测仪、能见度仪观测资料,以及塔中气象站地面报表,分析了塔中大气气溶胶散射的基本特征,影响塔中气溶胶散射特性的因素,气溶胶对不同波段的光的散射特征,同时结合乌鲁木齐2010年的浊度仪监测资料,对比分析了塔中与乌鲁木齐气溶胶的散射变化特征。得出以下结论:(1)塔中沙尘气溶胶散射系数变化特征散射系数小时平均变化范围在39.68442.8Mm-1,小时平均值是318.4±455.03Mm-1;日变化最大值出现在凌晨,最小值出现在午后;全年散射系数值先升高后下降,大部分的高值是集中在38月份的,尤其是34月份。散射系数春夏季节明显较高,且春季最大,秋季仅次于夏季,最小为冬季。沙尘天气发生时,散射系数都有明显的升高,沙尘天气结束后,沙尘暴和扬沙天气后的散射系数都随时间逐渐降低,而浮尘结束后,散射系数则有升高的趋势。散射系数值:沙尘暴>扬沙>浮尘。沙尘暴过程散射系数在20002500Mm-1内最集中,扬沙则是在300400Mm-1区间最集中。浮尘天气下主要在300Mm-1左右。晴天和阴天下散射系数:阴天下为356.5Mm-1,晴天为129.1Mm-1,两者变化整体都是比较平稳的,且都在8:0011:00和20:0022:00间出现比较明显的波动。(2)塔中气溶胶散射系数影响因子分析PM10质量浓度春季最高,夏季次之,与散射系数春夏季节大小排序基本一致,但是最小值季节略有差异,PM10最小值是秋季,散射系数最小值是冬季。散射系数和PM10质量浓度具有明显的正相关关系,其程度是秋季>夏季>春季>冬季;质量散射系数:秋季>夏季>冬季>春季。能见度与散射系数显著负幂相关关系,相关系数夏季>秋季>冬季>春季。此外,风速较大时,散射系数的值也比较大,两者呈现正相关关系,相关系数为0.45;散射系数值很大部分分布于ENE、NE、E三个风向上;最后,降水对气溶胶粒子有非常显著的湿清除作用,使得散射系数值降低64.2%。(3)不同波段的气溶胶散射系数变化特征初步建立沙尘天气划分的散射系数标准:450nm:>1581Mm-1;或525nm:>2158Mm-1;或635nm:>2491Mm-1时可判定为强沙尘暴天气;当散射系数450nm:>1266Mm-1;或525nm:>1399Mm-1;或635nm:>1625Mm-1时可判定为沙尘暴天气;当散射系数450nm:>369Mm-1;或525nm:>403Mm-1;或635nm:>545Mm-1时,并结合当时的风速等气象要素可判定为扬沙或者浮尘天气。就全年来看,塔中沙尘气溶胶对三种波段的光的散射有:635nm>450nm>525nm,但是在下半年其顺序是:635nm>525nm>450nm;就沙尘天气来看,沙尘暴天气下:635nm>525nm>450nm;扬沙天气下:635>450nm>525nm;浮尘天气下:635>450nm>525nm;粗粒径沙尘气溶胶对光的散射效率:635nm>525nm>450nm,细粒径沙尘气溶胶对光的散射效率:450n>525nm>635nm(4)塔中与乌鲁木齐散射系数对比分析乌鲁木齐和塔中散射系数小时平均值都集中出现于400Mm-1以下;但是在高值区间(1000Mm-1以上)的散射系数比例乌鲁木齐大于塔中。乌鲁木齐散射系数日变化值大于塔中地区,而且乌鲁木齐散射系数日变化呈现三峰的变化,与沙漠地区的单峰变化有很大差距。乌鲁木齐散射系数月平均值最高在2月,其次是12月和1月,且它们月平均值均在1000Mm-1以上,最小月平均值是7月。全年月份变化两地区呈现相反的变化形态。乌鲁木齐冬季散射系数值最高,夏季最低;而塔中地区散射系数则是春季最高,夏季次之,最低为冬季。
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