北京市区秋季边界层气溶胶水平分布特征的飞机航测研究

利用2004年9月机载PMS系统在北京地区不同天气条件下的气溶胶观测资料,分析了北京市区上空不同高度气溶胶浓度的水平分布特征,并讨论其与天气条件的关系。结果表明,在北京市区南部气溶胶浓度大于北部。逆温层、风速等天气条件对气溶胶在不同高度的分布有重要影响。     

兰州皋兰山顶春季大气气溶胶的监测与分析

对兰州皋兰山顶春季大气气溶胶连续采样，得到了大气背景、浮尘、扬沙、沙尘暴等不同天气条件下的气溶胶质量浓度．通过沙尘天气的过程分析，得到不同沙尘天气条件下，TSP浓度的时间变化规律．与兰州大学小二楼顶的监测数据进行比较分析，可以看出兰州市的污染状况和TSP的时空分布．通过各类沙尘天气不同粒径气溶胶粒子的浓度分析，发现气溶胶粒子粒径的分布规律和气溶胶来源不同．     

一次霾过程的气溶胶特征分析

利用2008年5月26日河北省机载粒子探测系统PMS获得的飞行探测资料,分析了大气气溶胶包括粗细粒子的浓度、尺度谱分布及其时空变化特征,并对不同高度的谱分布进行了拟合.分析表明:霾天气下,气溶胶在近地面到1km高度层内有所积累,随后数浓度迅速减少.1-4km高度段中,气溶胶数浓度减少趋势变缓,4km以上气溶胶数浓度保持在30-40cm-3.低空气溶胶数浓度和平均直径水平变化不大;中高空由于云区的出现变化幅度相对较明显.霾天气下的同尺度气溶胶数密度谱值一般要高出晴天下一个量级以上.负幂函数对积聚态粒子有较好的拟合效果;修正后的伽马谱分布函数对粗粒子谱分布平均曲线的拟合较好.     

华北平原湿地上空气溶胶的分布特征研究

分析了衡水湖湿地上空一次飞行探测过程中的大气气溶胶的垂直分布、水平分布以及平均谱分布,并应用多阶Γ函数对不同高度的谱分布进行了拟合.分析结果为:衡水湖湖面附近气溶胶小粒子的算术平均直径平均值为0.18μm,湖面上空气溶胶的小粒子数浓度平均值为1762.17cm-3;衡水湖上空气溶胶数浓度较周边陆地小,且随着高度增加水平方向上粒子数浓度变化范围变小.同高度陆地上空气溶胶粒子算术平均直径较衡水湖湖面上空大;1500m以下同高度上陆地上空与湖面上空的粒子尺度差变化较小,其后随着高度的增加,两者上空粒子尺度之间的差异变大;细粒子谱分布在0.28μm左右处出现峰值;多阶Γ函数对气溶胶粒子谱有较好的拟合效果.     

对大气气溶胶的辐射效应的数值试验

采用两流近似辐射模式,应用半球常数法近似,采用累加法和倍加法,计算了不同月份大气气溶胶的辐射加热率和减温率的日变化。结果表明,从气候角度而言,气溶胶浓度的差别使得即使是在6月份,气溶胶层既可以是冷源也可以是热源;从天气尺度而言,气溶胶的垂直分布和浓度对层结稳定度有着重要影响,并由此从物理上指出了沙尘暴天气过程中辐射效应所起的重要作用。     

腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶质量浓度变化特征

目的 探究腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶的质量浓度变化特征，以期为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供参考。方法 利用EDM 164型颗粒物监测仪对腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶数浓度进行外场观测，获得了典型扬尘天气过程中沙尘气溶胶的数浓度采样资料。结果与结论(1)腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶质量浓度日变化呈双峰型分布特征，峰值分别出现在上午11时(471μg/m³)和下午16时(500μg/m³)。沙尘气溶胶质量浓度与大气压和相对湿度呈负相关关系(p<0.01),与温度和风速呈正相关关系(p<0.01)。(2)沙尘气溶胶数浓度主要分布在积聚模态内(97%),质量浓度主要分布在粗模态内(92%);沙尘气溶胶数浓度随着粒径的增加而减少，质量浓度谱呈明显的双峰型分布，质量浓度随着粒径的增加表现为先增加后减少的变化趋势，2个峰值分别出现在粒径4.5和2.75μm处。(3)沙尘气溶胶质量浓度谱可以用粗模态1和粗模态2进行对数正态分布拟合，2个模态的峰值所对应的粒度直径分别为2.75和4.5μm。     

华北重度霾过程期间大气气溶胶粒子的微物理垂直特征

在华北重度霾过程期间(2013年9月30日),利用夏延ⅢA的飞机观测资料分别对石家庄和邢台的气溶胶粒子谱分布,气溶胶(cloud nuclei,CN)与云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)垂直分布特征进行了分析。研究结果表明,两地的气溶胶数浓度均随着高度的增加而减小,气溶胶粒子有效半径比较接近,积聚模态和粗模态气溶胶粒子有效半径的范围分别在0.05~0.35μm,0.8~2.2μm之间。两地的边界层内和边界层以上均出现了逆温层,且逆温层之下的气溶胶数浓度均出现明显增加现象。对气溶胶后向轨迹的分析结果表明:3 000 m高度处的气溶胶主要是随气团远距离输送而来;1 500 m高度处的气溶胶主要来自南边近地面污染物排放,输送距离较短;500 m高度处的气溶胶受偏南气团的影响,主要由高浓度的气溶胶细粒子组成。云凝结核的垂直分布结果表明,CCN数浓度随高度的增加而减小,逆温层的存在对CCN有一定的累积效应。对石家庄(邢台)市的CCN与气溶胶数浓度做相关性分析,结果表明两地的CCN与气溶胶的总相关系数均在0.95以上,而淡积云内相关系数仅为0.83,且云内的CCN数浓度明显低于云外,因此表明了云滴活化对CCN的消耗作用。云凝结核的数浓度随高度的增加而减小,逆温层的存在对CCN有一定的累积效应。云底以下的气溶胶粒子谱宽较窄,云内和云顶以上的气溶胶粒子谱较宽。     

超声波刮治机所引发气溶胶的时空分布特性

对牙周科诊疗过程中使用超声波刮治机所引发的气溶胶（粒径为0.3~10.0 μm）浓度和数量随时空的分布特性进行了现场测试. 在3个不同高度处，即患者呼吸区（0.8 m高）、医护人员呼吸区（1.1 m高）和过渡区（0.9 m高）以及距患者口腔水平距离0.8 m范围内设置采样点. 在诊疗期间使用强吸设备（内径为6 mm）的情况下，环绕患者口腔水平距离0.8 m范围内的气溶胶质量浓度（以下简称浓度）均值大约为300 μg/m3，明显高于室内空气质量标准中所规定的限值. 沿高度方向，医护人员呼吸区高度受喷溅气溶胶影响较小. 沿水平方向，气溶胶浓度沿不同方位的分布特性近似，并且随距离的增加衰减不明显. 与喷砂洁牙机相比，超声波刮治机所引发的气溶胶粒径以小于1 μm为主并且气溶胶动量较小，这表明不同诊疗设备可能造成完全不同的气溶胶污染风险. 因此，牙周科诊室呼吸道传染病交叉感染风险较高，现有防控措施（如强吸设备）不能有效限制气溶胶喷溅，仍需研发新型防控技术和装备.     

2002年兰州市春季大气气溶胶特征分析

利用2002年兰州地区春季背景大气、沙尘天气状况下大气气溶胶的实测资料,得到了不同天气状况下大气气溶胶(TSP)的质量浓度和飘尘(PM10)的粒径分布,着重分析了不同天气状况下大气气溶胶的分布规律及其物理特征.研究发现:TSP中细粒子质量浓度沙尘暴期间比非沙尘暴期间相对减少;背景大气条件下,飘尘对人体健康影响比较严重.     

东亚高空大气气溶胶的分布及沙尘输送特征研究

利用长达20 年的SAGEⅡ(stratospheric aerosol and gas experimentⅡ) 资料, 研究了东亚地区5.0 ～15.0 km 高空气溶胶多年时空分布特征和变化趋势, 并研究了东亚沙尘活动对高空及下游的气溶胶输送。发现东亚高空气溶胶水平分布呈现上中下3 层不同的分布特征, 下层 5. 0 ～8. 5 km 高值区对应气溶胶源区青藏高原和西北沙漠地区;中层 9. 0 ～10. 0 km 高值区对应温带气旋高发的中纬度地区;上层 10. 5 ～15. 0 km 表现为低纬气溶胶含量显著高于高纬地区。高空各层气溶胶的空间分布受天气系统的影响具有明显的季节变化。近10 年来东亚高空气溶胶呈减少趋势, 平均光学厚度约下降了0. 016。另外还发现沙尘活动与 5. 0 ～11. 5 km 范围内的气溶胶显著相关, 反映沙尘活动影响的高度范围可以达到整个对流层。定义沙尘暴高空影响指数, 用来分析东亚沙尘暴对下游地区的影响, 发现随着时间推移沙尘逐渐向东移动, 在约 12 天之后可以到达大西洋。     

基于转动拉曼-米激光雷达拟合大气边界层内气溶胶光学厚度与PM2.5

提出一种利用转动拉曼-米散射激光雷达米弹性散射信号与转动拉曼散射信号比值来拟合大气边界层1 km以内气溶胶光学厚度与PM_2.5值的方法. 该方法消除了几何因子对近地面探测过渡区所带来的误差,而且消除了近地面大气湿度的影响,能够获得高精度的气溶胶后向散射系数,并在此基础上推导了气溶胶光学厚度（AOD）的计算方法,最后利用实验室转动拉曼-米激光雷达系统测量的2013年北京地区气溶胶数据,拟合获得了2013年北京地区冬夏两季AOD-PM_2.5经验公式.      

Distribution and origin of aerosol and its transform relationship with CCN derived from the spring multi-aircraft measurements of Beijing Cloud Experiment (BCE)

The atmospheric aerosol distribution,source and relationship with cloud condensation nuclei(CCN) observed during the Beijing Cloud Experiment(BCE) are analyzed.The results show that the high number concentrations of aerosol mainly distributed below 4500 m,and the magnitude could reach to 103 cm 3.Above 4500 m,the aerosol number concentrations decreased to 101 cm 3 as the altitude increases,and the aerosol mean diameters were between 0.16 and 0.19 μm.Below 4500 m,the number size distributions of aerosol showed a bimodal(multimodal) mode,and an unimodal mode above it.Due to the different sources of aerosol,the conversion ratios of aerosol to CCN were less than 20% below 4500 m,and reached 50% above the level at 0.3% supersaturation.The back trajectories showed that aerosols at higher levels above 4500 m were strongly affected by large-size particles and those below 4500 m were strongly affected by local or regional pollution.Based on observations,a relationship between the CCN number concentration and aerosol number concentration is established.     

Evaluation of the effect of air pollution control during the Beijing 2008 Olympic Games using Lidar data

To examine the effect of pollution control measures on Beijing air quality during the 2008 Olympic Games, this paper analyzes the variation of aerosol extinction coefficient observed with a Dual-wavelength Polarized Lidar in Beijing during the Olympic Games. The results show that (1) during the Beijing Olympic Games, the aerosol extinction coefficient decreased to about 42.3% in the surface layer (below 250 m) compared with that in 2007 under almost the same meteorological conditions, indicating the effecti...     

大气气溶胶粒径分布的数值拟合

介绍了对气溶胶质量浓度按粒径大小分布的数值拟合方法.列举了用10级采样器结合 PIXE 元素分析获得的北京大气气溶胶中元素质量浓度按粒径分布的拟合结果,讨论了实验与理论存在某些偏离的原因,以及数值拟合求得的分布参数在发生源推断中的应用.     

Aerosol influence domain of Beijing and peripheral city agglomeration and its climatic effect

In recent years, along with development of industries and intensification of human activities, aerosol influ- ence and its climatic effect, and the aerosol-associated “aberrance” cloud phenomenon have increasingly drawn people’s attention. The term “A…     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

MSA in Beijing aerosol

Methane sulphonate (MSA) and sulfate (SO4^2-),the main oxidation products of dirnethyl sulfide (DMS), arethe target of atmospheric chemistry study, as sulfate aerosolwould have important impact on the global climate change. It is widely believed that DMS is rnainly emitted from phyto-plankton production in marine boundary layer (MBL), andMSA is usually used as the tracer of non-sea-salt sulfate (nss-SO4^2-) in marine and coastal areas/MSA/SO4^2- = 1/18) Manyobservations of MSA were in marine and coastal aerosols. Toour surprise, MSA was frequently (＞60%) deteeted in BeijingTSP. PM10, and PM2.5 aerosols, even in the samples collectedduring the dust storm period. The concentrations of MSAwere higher than those measured in marine aerosols. Factoranalysis, correlation analysis and meteorology analysis indi-cated that there was no obvious marine influence on Beljiagaerosols. DMS from terrestrial emissions and dimethyl sulphoxide (DMSO) from industrial wastes could be the twopossible precursors of MSA. Warm and low-pressure airmasses and long time radiation were beneficial to the forma-tion of MSA. Anthropogenlc pollution from regional andlocal sources might be the dominant contributor to MSA inBeijing aerosol. This was the first report of MSA in aerosolscollected in an inland site in China. This new finding wouldlead to the further study on the balance af sulfur in inlandcities and its global bingcoehemical cycle.     

北京冬奥会和冬残奥会历史同期气溶胶污染的高空环流特征研究

通过分析北京和张家口地区长期地面气象资料、气溶胶浓度数据和探空数据, 研究冬奥会和冬残奥会历史同期(2015—2019年的2月1日至3月20日)的气象条件和气溶胶污染过程, 并利用数值模拟和客观环流分型方法, 探究高空环流和区域输送的影响。结果表明, 北京和张家口两地的气溶胶污染过程与近地面的暖、湿和小风条件有关。在850 hPa高度, 当两地受西北风影响时, 近地面的气溶胶浓度较低。北京的重污染过程主要与850 hPa高度的西南风有关, 张家口的重污染则主要与850 hPa高度的西南风和南风有关。虽然北京与张家口两市中心相距160多公里, 但两地的气溶胶污染和位温垂直结构变化有很强的关联性。当华东地区存在较强的高压系统时, 来自京津冀以南地区850 hPa高度的暖空气会输送到北京和张家口, 使两地同时出现高空增温现象, 进而增强对流层下部的热力稳定度, 不利于边界层的发展和污染物的垂直扩散。此外, 当上述环流出现时, 河北南部、山西北部和内蒙古中部等地区排放的污染物会通过输送过程影响北京。张家口地区海拔较高, 除本地排放外, 影响其空气质量的污染气团主要来自西部的上游地区。因此, 当出现不利的高空环流形势时, 除需要控制本地的排放外, 还要考虑对上游地区施行协同减排措施。