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气溶胶及其气候效应是影响空气污染、地表辐射的重要因素，沙尘气溶胶作为大气气溶胶最重要的组分，是以海－陆－气耦合为核心的全球气候系统变化中的重要环节。北非作为全球最主要的沙尘源区，常被当作自然沙尘源，受大气环流系统影响，该地区的沙尘气溶胶可以传输到大西洋、地中海、加勒比海等地，不仅影响海洋生态系统，还为亚马逊热带雨林提供丰富的营养物质，而北非地区除自然排放的沙尘气溶胶外，还存在大量的人为气溶胶。因此研究分析北非地区气溶胶的空间分布特征及其成因是至关重要的。本文利用MODIS、CALIPSO等卫星观测数据以及MERRA-2再分析数据研究了2007-2017年北非地区不同季节气溶胶的光学、微物理特性以及沙尘气溶胶的空间分布特征，并揭示了造成这种空间分布型的原因。研究结果表明：
(1)北非地区不同类型气溶胶的分布特征不同，沙尘、黑碳(BC)和有机碳(OC)光学厚度的空间分布有明显的季节变化，硫酸盐(SU)和海盐(SS)光学厚度的季节性差异较小。北非地区的主导气溶胶类型为沙尘气溶胶，但其含量在不同区域有明显的差异，北非北部沙尘气溶胶的占比达80%以上，北非南部沙尘气溶胶的含量明显下降且有明显的季节性变化，夏季仅占46%，除此之外。北非南部碳气溶胶的含量较北部明显增加，尤其是有机碳，夏季和冬季可达27%。
(2)沙尘气溶胶的排放主要位于撒哈拉沙漠及其周边地区，北非北部沙尘气溶胶排放的区域平均值最高可达3×10-9kgm-2s-1。黑碳、有机碳和硫酸盐气溶胶排放的高值区则位于北非南部，且冬季最高，夏季最低。沙尘气溶胶干沉降速率的大值区夏季位于撒哈拉地区，冬季则主要位于几内亚沿岸以及大西洋沿岸。黑碳和有机碳的干沉降速率明显小于沙尘，且高值区夏季位于非洲南部，冬季位于北非南部。沙尘气溶胶湿沉降速率的大值区与降水区域的季节变化一致，且夏季最高，冬季最低。黑碳和有机碳湿沉降速率的高值区主要位于北非南部以及非洲南部地区，且夏季最高。
(3)北非地区总气溶胶光学厚度(AOD)的空间分布具有明显的季节差异和地理差异，夏季AOD北高南低，冬季南高北低。并且，夏季AOD的高值区位于北非北部的撒哈拉沙漠地区，北非北部AOD的区域平均值为0.45，大于南部(0.33)，而冬季AOD的高值区则位于北非南部的几内亚湾沿岸，北非南部AOD的区域平均值为0.45，明显高于北部(0.24)。基于CALIPSO层积分体积退偏比和衰减总色比的研究结果表明，北非地区层积分体积退偏比和衰减总色比的空间分布也有明显的季节性差异。北非地区体积退偏比的值夏季最大，春季次之，冬季最小。夏季，退偏比的高值区位于北非北部，且主要集中在0.05-0.15范围内，北非南部则主要集中在0.01-0.05范围内。冬季，北非地区退偏比的高值区较夏季更偏南，且冬季北非南部退偏比的值主要集中在0.01-0.05范围内，明显高于夏季。此外，夏季北非北部气溶胶的衰减总色比主要位于0.25-0.7范围内，明显高于冬季。冬季色比的高值区则位于北非南部，北非南部色比主要位于0.2-0.65范围内。
(4)沙尘气溶胶作为北非地区的主导气溶胶类型，其出现频次春、夏季最高，达0.8以上，秋季次之，冬季最低，约为0.55，并且冬季沙尘频次的高值区较夏季更偏南。此外，随着高度的升高，沙尘频次呈先增加后减少的趋势，约在1-2km处达最大值。夏季沙尘气溶胶的抬升高度约为7.5km，明显高于冬季(5.5 km )，且北非北部高于北非南部。夏季，北非北部位于高低压中心之间，地面盛行东北风，高层被高压控制，气候干燥，且大气垂直运动强烈，有利于沙尘气溶胶的排放。北非南部，近地面盛行西南风，携带了大量水汽，且整层大气均以上升运动为主，容易产生降水，导致夏季北非地区沙尘AOD呈北高南低。冬季，北非北部被高压控制，冷空气配合下沉运动有利于沙尘气溶胶的清除。北非南部，近地面盛行偏东风，且冬季温度偏低，容易形成逆温，不利于沙尘气溶胶和局地污染物扩散，导致冬季北非南部地区沙尘AOD高于北部。此外，北非地区温度的变化也进一步促进了沙尘气溶胶空间分布的季节性差异。
(1)北非地区不同类型气溶胶的分布特征不同，沙尘、黑碳(BC)和有机碳(OC)光学厚度的空间分布有明显的季节变化，硫酸盐(SU)和海盐(SS)光学厚度的季节性差异较小。北非地区的主导气溶胶类型为沙尘气溶胶，但其含量在不同区域有明显的差异，北非北部沙尘气溶胶的占比达80%以上，北非南部沙尘气溶胶的含量明显下降且有明显的季节性变化，夏季仅占46%，除此之外。北非南部碳气溶胶的含量较北部明显增加，尤其是有机碳，夏季和冬季可达27%。
(2)沙尘气溶胶的排放主要位于撒哈拉沙漠及其周边地区，北非北部沙尘气溶胶排放的区域平均值最高可达3×10-9kgm-2s-1。黑碳、有机碳和硫酸盐气溶胶排放的高值区则位于北非南部，且冬季最高，夏季最低。沙尘气溶胶干沉降速率的大值区夏季位于撒哈拉地区，冬季则主要位于几内亚沿岸以及大西洋沿岸。黑碳和有机碳的干沉降速率明显小于沙尘，且高值区夏季位于非洲南部，冬季位于北非南部。沙尘气溶胶湿沉降速率的大值区与降水区域的季节变化一致，且夏季最高，冬季最低。黑碳和有机碳湿沉降速率的高值区主要位于北非南部以及非洲南部地区，且夏季最高。
(3)北非地区总气溶胶光学厚度(AOD)的空间分布具有明显的季节差异和地理差异，夏季AOD北高南低，冬季南高北低。并且，夏季AOD的高值区位于北非北部的撒哈拉沙漠地区，北非北部AOD的区域平均值为0.45，大于南部(0.33)，而冬季AOD的高值区则位于北非南部的几内亚湾沿岸，北非南部AOD的区域平均值为0.45，明显高于北部(0.24)。基于CALIPSO层积分体积退偏比和衰减总色比的研究结果表明，北非地区层积分体积退偏比和衰减总色比的空间分布也有明显的季节性差异。北非地区体积退偏比的值夏季最大，春季次之，冬季最小。夏季，退偏比的高值区位于北非北部，且主要集中在0.05-0.15范围内，北非南部则主要集中在0.01-0.05范围内。冬季，北非地区退偏比的高值区较夏季更偏南，且冬季北非南部退偏比的值主要集中在0.01-0.05范围内，明显高于夏季。此外，夏季北非北部气溶胶的衰减总色比主要位于0.25-0.7范围内，明显高于冬季。冬季色比的高值区则位于北非南部，北非南部色比主要位于0.2-0.65范围内。
(4)沙尘气溶胶作为北非地区的主导气溶胶类型，其出现频次春、夏季最高，达0.8以上，秋季次之，冬季最低，约为0.55，并且冬季沙尘频次的高值区较夏季更偏南。此外，随着高度的升高，沙尘频次呈先增加后减少的趋势，约在1-2km处达最大值。夏季沙尘气溶胶的抬升高度约为7.5km，明显高于冬季(5.5 km )，且北非北部高于北非南部。夏季，北非北部位于高低压中心之间，地面盛行东北风，高层被高压控制，气候干燥，且大气垂直运动强烈，有利于沙尘气溶胶的排放。北非南部，近地面盛行西南风，携带了大量水汽，且整层大气均以上升运动为主，容易产生降水，导致夏季北非地区沙尘AOD呈北高南低。冬季，北非北部被高压控制，冷空气配合下沉运动有利于沙尘气溶胶的清除。北非南部，近地面盛行偏东风，且冬季温度偏低，容易形成逆温，不利于沙尘气溶胶和局地污染物扩散，导致冬季北非南部地区沙尘AOD高于北部。此外，北非地区温度的变化也进一步促进了沙尘气溶胶空间分布的季节性差异。