华北地区气溶胶垂直分布的观测与分析

摘要

利用2006～2013年CALIOP激光雷达Level1B数据的衰减后向散射系数、退偏比和色比观测,分析了华北地区大气气溶胶光学特性的垂直分布特征.统计结果显示:2010～2013年,华北地区4～8km高度范围内衰减后向散射系数均值呈减小的趋势,而0～4km高度范围内衰减后向散射系数均值呈增长趋势.说明2010年以后近地面层(0～2km)气溶胶散射作用逐渐增强,高层(4～8km)气溶胶散射作用逐渐降低,这与近些年华北地区霾天气(颗粒物主要聚集在近地层)日趋增加,沙尘天气(沙尘气溶胶层经常存在于4～8km的范围)有所减少相吻合.2006～2013年,华北地区冬季0～4km高度范围内衰减后向散射系数均值最大,近地面层气溶胶散射作用最大,这与该地区冬季取暖燃烧排放增加有关.春、秋两季4～8km高度范围内衰减后向散射系数均值较大;夏季0～8km各高度范围内衰减后向散射系数均最小.说明春、秋季节的气溶胶散射贡献主要来自4～8km的对流层上部大气.春季对流层上部的高衰减后向散射系数与华北地区春季频发的沙尘天气有关;秋季对流层上部的高衰减后向散射系数与华北收获季节的生物质燃烧有关.2008年以后,华北地区2～8km范围内各高度层的退偏比均值逐年减小,这说明规则的球形气溶胶粒子在近几年有所增加.0～4km范围的低层大气,2009年后色比均值缓慢增加.而6～8km范围内的色比均值从2008年后一直都是减小的.说明2008年后对流层上部大气(4～8km)气溶胶粒子的尺度在减小,这也与近几年沙尘天气减少,霾天增加的现象是一致的.0～8km各个高度范围内的退偏比和色比均值春季最大,且退偏比随着高度的增加而增加.再次说明春季华北受沙尘天气影响,不规则的粗粒子气溶胶最多.夏、冬季节近地面层(0～2km)退偏比和色比均值略大于2～4km高度层,夏、冬两季近地面主要以人为活动排放的气溶胶为主,冬季除了汽车尾气排放和工业排放外,还有取暖增加的排放.近地面层易受人为活动影响混合一些不规则气溶胶.