38000字硕士毕业论文西北地区气溶胶光学和物理特征的观测研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：38000字

论点：气溶胶,观测,大气

论文概述：

本文利用兰州大学SACOL站在2010年1月至2011年2月这一观测时间段CE-318太阳光度计、RP1400a环境颗粒物监测仪、APS-3321粒径谱仪以及气象梯度塔观测的综合资料，分析了 SACOL站AOD、 Angstrom参数、不同粒

论文正文：

第一章导言

1.1大气气溶胶简介
气溶胶是指由悬浮在气体和气体载体中的固体和/或液体颗粒组成的多相系统。各种固体和液体颗粒悬浮在大气中，如灰尘、烟草颗粒、微生物、植物种子和花粉，以及由水和冰、冰晶、雨雪和其他颗粒组成的云滴。这些颗粒在空气体中的浓度非常低，它们的存在不影响空气体的动态特性。同时，这些粒子具有独立于空气体的物理和化学性质。“大气气溶胶”是指悬浮在大气中的各种固体和液体颗粒。
大气气溶胶的粒径通常在0.001-100-1111之间，可以在大气中停留数小时至数天。根据空空气动力学直径，气溶胶粒子包括总悬浮粒子悬浮粒子。不同粒径的颗粒与其来源有关。大气气溶胶的来源非常复杂，包括自然气溶胶(如风场灰尘、火山灰尘、宇宙灰尘等)。)和人类活动(如燃料燃烧、运输、工厂排放等。)。
主要有以下三种形成机制:(1)由于风或其他自然或人工机械力，地面上存在的各种粒子进入大气层；(2)由于侵蚀、分解、风化、破碎等作用，一些碎片离开固体或液体表面而进入大气(如海水飞溅等。)；(3)在饱和蒸汽中，由于成核作用，固体或液体颗粒可以直接从气相中产生，这种颗粒称为再生颗粒。前两种机制被称为初级粒子。

1.2大气气溶胶的辐射气候效应
大气气溶胶在影响和调节全球气候方面发挥着重要作用，被认为是影响气候变化的重要因素之一。气专委第四次评估报告指出，在许多气候影响因素中，大气气溶胶因其浓度低、寿命短、时间变化大空和来源复杂，已成为气候变化研究中最大的不确定因素，需要进一步了解。
大气气溶胶的辐射强迫可分为三种类型:(1)直接辐射强迫:气溶胶直接引起大气吸收的太阳辐射能量、到达地面的太阳辐射能量和从大气层顶部返回到外层大气的太阳辐射能量的变化空。它不涉及与任何其他过程的相互作用，所以它被称为气溶胶的直接辐射强迫。(2)间接辐射强迫:气溶胶的存在可以改变云的物理和微物理特征，从而改变云的辐射特征，影响太阳能在地球-大气系统中的分布。这种效应被称为间接辐射强迫，因为它涉及气溶胶和大气中其他放射性活性成分(例如云)之间的相互作用。(3)半直接效应(Semi direct effect)是指当气溶胶增加太阳加热速率，促进低云蒸发，从而影响气候时，云量和云反照率的降低。
大气气溶胶不仅通过直接、半直接和间接辐射效应影响地球-大气系统的辐射收支，从而影响地球气候，而且还导致大气升温速率(冷却速率)的变化，并直接影响大气动力学过程。这种效应可以归因于大气气溶胶的“间接气候效应”，这可能是非常重要的，但仍然缺乏足够的研究。

第二章观察和数据

2.1[观测站/br/]本文所用数据来自兰州大学半干旱气候与环境观测站，其地理位置如图2-1所示。SACOL站(东经104.08度，北纬35.57度，东经1965.8米)位于中国西北半干旱地区。它于2005年建在兰州大学榆中校区翠英山山顶上(见图2-2)。观测点占地100多亩。下垫面属于黄土高原典型的高原面脊地形，地形复杂。表层土壤主要由钙质土壤和被第四系黄土侵蚀的黄土层组成，主要生长圆叶鳞毛蕨、碱蓬和蒿属等低洼草原的主要植被群。SACOL站(SACOL Station)位于山顶，这主要是为了长期考虑，因为山顶的环境基本上处于自然状态，受人类活动的干扰较小。观测站的天气状况可以代表数百公里半干旱地区的平均天气状况。
SACOL站是根据国际标准建造的气候观测平台。拥有先进的气候和环境观测设备和仪器，拥有一支高素质的观测队伍。它可以进行各种大规模气象观测实验。它可以为大气科学、资源环境和区域生态学等多学科的研究提供丰富的实用观测数据。它还可以为大规模气象实验提供特殊的观测项目和服务。目前，世界上有32个这样的观察点，它们位于不同的国家和地区。兰州大学是中国第一所大学设立的气候观测点。在此之前，中国已经建立了两个这样的气候观测平台。该站是继中国科学院吉林通榆站之后，我国自主建设的第二个长期观测站。它现在已经加入了航空航天网、CEOP、人运网和其他国际大气观测网络。
SACOL站主要观测项目包括边界层气象参数观测、大温湿度廓线探测、大气成分及其质量探测、土壤温度和含水量探测、地表通量观测、地表辐射观测、气溶胶光学特性监测和气象条件观测等。这些观测数据可用于验证和改进当前气候和天气预报模型中半干旱地区地表过程和辐射过程的参数化方案，对研究区域水和能量循环以及预测西北干旱等自然灾害具有重要意义。此外，这些观测数据还可用于研究水资源利用、土地利用、城市和工业污染对区域水和能量循环的影响，预测西北干旱趋势，为干旱评估和对策研究提供第一手科学观测依据，并为干旱地区人类活动与生态效应之间的相关性提供评估。

第三章SACOL站大气气溶胶光学特性分析..............................26-41
3.1导言..............................26
3.2 AOD随时间变化..............................26-28
3.3埃参数的时变特性..............................28-30
3.4 AOD与地面风的关系..............................30-33[/溴/]3.5 AOD与相对湿度之间的关系..............................33-34[/溴/] 3.6 AOD和PM10质量浓度相关性分析..............................34-36
3.7典型天气条件下气溶胶光学特性的特征..............................36-39
3.8概述..............................39-41
第四章SACOL站气溶胶数浓度和光谱分布的观测与分析..............................41-52
4.1导言..............................41
4.2气溶胶数浓度的月和季节变化特征..............................41-43
4.3不同季节气溶胶数浓度及其光谱分布的日变化特征..............................43-45
4.4气溶胶数浓度谱分布的季节特征..............................45
4.5风向对气溶胶数浓度影响的统计分析..............................45-46
4.6典型天气对气溶胶数浓度及其光谱分布的影响..............................46-50
4.7概述..............................50-52
第五章安装颗粒物(10)质量浓度..............................52-60
与APS-3321粒度谱仪数据5.1简介PM10质量浓度数据的比较..............................52[/比尔/] 5.2两份文书..............................52-54[/溴/] 5.3用气溶胶粒子数浓度质量浓度拟合PM10..............................54-58
5.4两种拟合方法的比较..............................58-60

结论

(1)APS测得的气溶胶粒子根据粒径分为PM2.5和PMe。AKe和PM1C2。进行了分析，但APS不能测量粒径小于0.5的气溶胶粒子，导致PM2.5和PM1Q的数量浓度和质量浓度较低。在实践中，粒径小于0.5 μm的气溶胶质量浓度非常小，可以忽略不计，但粒径小于0.5 μm的气溶胶数量浓度占总浓度的很大一部分。
(2)气溶胶光学特性和物理特性与气象要素之间的关系分析不全面，因此有必要继续分析气溶胶光学特性与其他气象要素(降水、能见度等)之间的关系。)、气溶胶数浓度及其光谱分布和其他气象要素(相对湿度、能见度等)。)。
(3)本文利用APS数据拟合PM1Q质量浓度的方法仅适用于春季沙尘天气和冬季污染天气条件。今后，将继续探索拟合气溶胶质量浓度的方法，使其更广泛地适用。
(4)探索SACOL站大气气溶胶粒子的化学组成及其对气溶胶光学性质的影响。