兰州大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用2006年春冬两季在兰州及其市郊皋兰山的CE318型太阳光度计观测资料,分析了市区内与山上的气溶胶光学厚度(AOD)。通过研究发现,兰州气溶胶光学厚度的主要影响因子为大气稳定度;而气溶胶波长指数的主要影响因子为地面水平风速。市区AOD日变化呈现峰型和平稳型,山上为峰型和谷型。市区的AOD平均值显著大于山上;市区与山上的AOD平均日变化都为冬季大于春季。市区上空的大部分气溶胶集中在600m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为71.4%,冬季为74.6%。山上气溶胶粒子半径冬季小于春季;市区上空春季气溶胶粒子以沙尘为主;冬季气溶胶粒子以烟尘排放为主。     

利用MODIS遥感大气气溶胶及气溶胶产品的应用

介绍了利用EOS卫星上MODIS传感器遥感大气气溶胶光学厚度(AOD)的技术,总结了作者利用MODIS资料进行的研究工作,包括利用太阳光度计的地面观测进行MODIS 10 km分辨率Level 2气溶胶产品的校验、利用该产品分析我国陆地上空气溶胶光学厚度分布特征、1 km高分辨率气溶胶光学厚度反演、气溶胶光学厚度产品应用于大气污染的分析等.证实MODIS遥感手段获取气溶胶分布,不仅为全球和区域气候变化研究提供了基础数据,而且也为区域环境大气污染的研究提供了新工具.     

卫星遥感监测全球大气气溶胶光学厚度变化

 全球大气气溶胶类型和含量变化与气候变化和大气环境污染密切相关,是气象学、环境学和医学研究关注的热点问题。为认识全球气溶胶分布基本特征,发现和跟踪全球气溶胶显著变化地区,本文利用美国NASA 发布的C6 版MODIS气溶胶光学厚度产品分析全球大气气溶胶光学厚度时空年变化特征及其影响因素;分析气溶胶光学厚度分布与中国霾区的关系,提出霾区治理的气溶胶光学厚度年平均值参考标准。分析2003-2014 年卫星监测的气溶胶光学厚度(AOD)空间分布特征显示,全球气溶胶光学厚度稳定高值区位于亚洲东部及其邻近太平洋海区、印度半岛及其邻近印度洋海区、非洲北部和中部及其邻近大西洋海区;重点变化关注区为俄罗斯西伯利亚东部增量区和南美洲亚马逊平原热带雨林减量区。气溶胶光学厚度高值地区的形成与沙尘暴、火山喷发、生物质燃烧、工业排放等自然源,以及工业污染物排放、交通运输、秸秆焚烧等人类活动造成的人为源气溶胶排放直接相关,并受气象因素和山脉等地形阻挡因素影响,这些因素的稳定性与季节变化最终形成全球气溶胶的时空分布特征。中国东部气溶胶光学厚度年平均值大于0.5 的区域为主要霾天气区,其中华北南部、黄淮、江淮、江汉地区和四川盆地为全球气溶胶光学厚度极端高值区,年平均极端高值达到0.8~1.0,为霾天气常态化发生区;通过全球气溶胶光学厚度量值分析认为,气溶胶光学厚度年平均值0.5 可作为中国大气环境最大承载量,中国东部地区高于此值的区域为主要大气污染控制区,大范围工业生产污染物减排可带来整体环境改善,通过工业结构调整有望降低的气溶胶污染中位比率为33%,平均比率为26.5%。     

青岛近岸海域气溶胶光学厚度观测分析

利用CE318太阳光度计测量了青岛小麦岛地区2008年4月至2009年3月的气溶胶光学厚度（AOD）数据,分析了青岛近岸海域的气溶胶光学厚度特性。结果表明：气溶胶光学厚度光谱基本满足ngstrm关系,其中大气浑浊度系数κ=0.22±0.07,ngstrm指数υ=1.26±0.23。气溶胶光学厚度的日变化有3种典型趋势,分别是上升型、下降型和凸型。季节变化特点为春、夏季气溶胶光学厚度大,而冬季小。     

甘肃半干旱区城乡气溶胶光学特性的观测与分析

利用CE318型太阳光度计(532nm波段)在2004年5月-2007年5月的城乡观测资料,反演分析了半干旱地区城乡气溶胶的光学特征.得到了气溶胶光学厚度(AOD)的年季变化,并对不同季节气溶胶的光学厚度以及波长指数的变化规律进行了讨论.结合兰州市郊区资料,对城郊大气气溶胶光学特征进行了对比及原因分析.认为较城市而言,半干旱区乡村大气总体上较城市更为洁净.城市气溶胶受到冬季采暖期等人为因素的影响,出现了AOD冬季大、夏季小的特点.气溶胶主要以工业粉尘和沙尘气溶胶为主,夜间逆温层对AOD的日变化影响较大.乡村春季沙尘天气较多,气溶胶浓度变化受季节的影响,春季AOD最大.气溶胶主控粒子多为沙尘粒子.     

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．     

城市地区气溶胶光学厚度与空气污染指数的相关性分析

主要研究AERONET(Aerosol Robotic Network)提供的的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Thickness,AOT)与空气污染指数(Air Pollution Index,API)之间的相关性.对北京地区2004年全年AERONET提供的气溶胶光学厚度和环保局监测的API进行了相关性分析,发现二者直接对比相关性较低.考虑到AOT的主要影响因素,从以下三个方面进行了探讨:①将数据分成四个季节,构建二者相关性模型;②将经过气溶胶标高垂直订正的AOT数据与API建立相关模型;③考虑到湿度影响因子的作用,按水汽分段分析AOT与API的相关性,发现相关性明显提高.     

张掖地区春季大气气溶胶的光学特性

利用2008年4-6月份张掖气候观象台CE-318的观测资料,结合同期PM₁₀质量浓度和地面常规气象资料,分析了气溶胶光学厚度AOD,Angstrom指数和PM₁₀质量浓度的时间变化特征,讨论了AOD与气象要素的关系以及AOD与PM₁₀质量浓度的相关性.结果表明,观测期间AOD与浑浊度系数β的日均值变化趋势较为一致,与波长指数α呈较弱的负相关.AOD大致存在四种日变化形式:1)平缓稳定;2)早晚低,中午较高;3)早晨低,傍晚高;4)早晨高,傍晚低.观测点受西北（偏北）风控制时,AOD易出现较高值,相对湿度的变化对AOD大小影响不明显.日平均情况下AOD和PM₁₀质量浓度的相关系数R²为0.735 9,大于小时平均情况下的0.4035.     

我国春季大气沙尘气溶胶分布和短波辐射效应的数值模拟

利用已建立的区域气候模式与大气化学模式耦和的模拟系统 ,在气候模式中引入了起沙机制 ,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式 ,模拟沙尘的输送、扩散、沉降等过程 .通过对 1 998年 4月的模拟 ,分析得到中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布情况、沙尘的浓度分布特点和光学厚度特征 ,并且将一次沙尘暴个例与同期卫星观测的气溶胶指数分布做了对比 .进一步模拟了沙尘气溶胶辐射效应 ,发现沙尘气溶胶能减少地面的辐射净收入 ,使南方的大气辐射收入减少 ,使北方的大气辐射收入增加 .由于沙尘气溶胶对辐射的削弱使地面气温有显著降低     

2007年兰州市冬季大气气溶胶光学厚度特性

利用多波段太阳光度计观测资料,采用光谱消光法,计算2007年兰州市采暖期大气气溶胶光学厚度、Angstrom浑浊度系数和波长指数.分析表明:兰州市2007年冬季与历史同期相比,气溶胶光学厚度较小,浑浊度较低,且多为细粒子.对气溶胶光学厚度与能见度进行了分析、拟合,表明二者变化趋势相反,近似呈指数递减关系.     

兰州市城区春季大气微生物动态变化规律研究

对兰州市城区春季大气微生物的分布做了研究．结果表明,在城区不同的功能区内微生物浓度差异明显,其浓度顺序为交通区＞商业区＞工业区＞居民区＞风景区．以自然沉降法计算,ＣＦＵ值远高于同类报道,大气微生物浓度表现出明显的季节性、日周期性、空间性和降雨效应．     

兰州市霾日的气候特征

利用1961-2006年的常规气象资料分析了兰州市霾日的气候特征.研究表明20世纪70,80年代兰州市霾日发生较频繁,但整体呈减少趋势,尤其90年代开始大幅下降;兰州的霾日一年内各季均有发生,但主要发生在秋末和冬季,12月份最多,强度最强的霾日也集中在冬季;时次分布上春、夏季8:00出现霾日最多,而秋、冬季14:00最多;一年中霾日数成"U"型分布,与地表气温呈负相关,气温越低,霾日出现的概率越高;风速小于2m/s和日平均相对湿度低于70%也是霾发生的主要气象条件之一.     

基于BRDF订正的兰州地区春季气溶胶光学厚度反演实验

利用6S模式反演并分析兰州地区春季气溶胶光学厚度(AOD)分布情况,探讨了双向反射分布(BRDF)对气溶胶光学厚度反演结果的影响.结果表明:兰州地区2010年春季气溶胶光学厚度高值中心位于西工业区和城关区,最大值分别为0.46和0.31.不考虑BRDF时水面上空气溶胶光学厚度反演结果存在明显误差,经Walthall BRDF订正后,水面上空误差明显减小,说明经过Walthall BRDF订正后的6S模式适用于水面上空的气溶胶光学厚度反演.兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)站点(35.57°N,104.08°E)反演值和实测值比较表明,在无云晴天条件下,选用Walthall BRDF模式可以提高AOD反演精度.     

基于卫星气溶胶光学厚度反演地面能见度算法的研究

为了获得大范围的能见度空间分布信息,提出一种把MODIS卫星气溶胶光学厚度陆面产品转化为地面能见度分布的反演算法。该算法以CALIPSO卫星的气溶胶标高为更新观测值,以GEOS-Chem模拟的气溶胶标高场为背景场,通过最优插值的资料同化方法,将两者整合成误差更小的气溶胶标高分析场,然后通过气溶胶标高分析场,把MODIS卫星气溶胶光学厚度转化为地面能见度。与中国地区地面气象多年观测资料的对比结果表明,反演能见度与观测能见度之间,点对点的月相关系数可达0.5以上,两者多年的逐月变化趋势与地域分布形势较为一致。     

兰州市大气污染规律及治理对策

根据1997年到2000年兰州市大气中TSP,SO2和NO的监测浓度,分析了大气污染的特征.兰州市主体处于黄河河谷盆地,由于静风和逆温频率高,大气的稳定度较高,是大气污染的基础原因.根据污染物的年排放量,用等标污染负荷法确定了主要污染源和污染物.分析了各种治理方案的环境效应,并根据天然气利用规划,用"箱"模式对兰州市的大气质量进行预测.     

兰州城市社会空间结构分析

依据第6次人口普查数据,利用因子生态分析方法对兰州城市社会空间结构进行全面剖析.结果表明,外来人口、国家干部与专业技术人员、少数民族人口、高学历人口、农业人口和产业工人等为兰州城市社会空间结构形成的主要因子.运用聚类分析方法将其社会空间划分为6大类型,即:机关干部与技术人员集中区、流动人口集中区、工人及低收入人口聚居区、少数民族人口聚居区、高学历人口集中区、郊区农业人口聚居区.据此将兰州城市社会空间结构概括为带状多中心主导下的混合模式.在此基础上,指出其形成缘于自然环境的制约、历史沿革的积淀、城市规划的引导和社会经济的发展.     

兰州城市地质灾害与人类工程活动

兰州市地质环境条件复杂,人地矛盾突出,地质灾害发育,由人类工程活动所引发的地质灾害造成人员伤亡和财产损失占到致灾总数的90%以上.由于城乡建设的快速发展,工程建设、平山造地、绿化灌溉、污水不合理排放、城市垃圾无序堆置,以及矿产资源开采等为主的人类工程活动,成为城市地质灾害频发的触发因素.通过综合分析各类人类工程活动对引发、加剧地质灾害的影响,现状台塬坡脚建筑、平山造地等工程形成的黄土边坡,是城市地质灾害易发频发区段,是防治的重点.充分认识引发和加剧地质灾害主控因素,科学合理规范人类工程活动,是有效预防和避险兰州城市地质灾害的重要途径.     

兰州市城市土地集约利用评价

从兰州市城市土地利用现状入手,通过选择土地投入程度、土地经济产出、土地利用合理程度和土地集约利用发展趋势4个方面的22个评价指标,运用层次分析和德尔菲相结合的方法确定了各评价指标的权重;在对评价指标进行无量纲化处理后,运用综合评分法确定城市土地利用集约度.结果表明,兰州市城市土地集约利用水平逐年提高,处于基本集约利用状态,可挖掘潜力较大;各子系统间发展较协调,有利于城市土地集约利用水平的提高.     

兰州市旅游生态足迹研究

以兰州市为研究对象,对生态足迹分析法在区域旅游业可持续发展定量评价中的运用进行了实证研究.结果表明,2004年兰州市的人均本底生态足迹为1.979 65 hm2,生态承载力为0.286 77 hm2,人均本底生态赤字为1.692 88 hm2,叠加旅游生态足迹0.106 218 9 hm2,生态赤字达1.799 1 hm2,其中旅游生态足迹的生态赤字"贡献"为5.904%,对兰州市生态赤字的"贡献"不大.但是,旅游者的跨区域流动引起旅游生态足迹的区际转移与交换,且兰州市游客的能源消费以及购物商品中,有一部分是从区外"进口",故兰州市游客的旅游生态足迹中有一部分转移至区外.