利用A-Train卫星资料分析中国北方沙尘气溶胶空间分布的统计特征

【摘要】：沙尘作为大气气溶胶的主要种类之一,对区域甚至全球的生态环境和气候变化具有重要影响。它不但可以通过散射、吸收太阳短波辐射和地面长波辐射,或通过参与云微物理过程,改变云的辐射特征,直接和间接地影响地-气系统辐射平衡,而且还可以通过吸收紫外辐射影响光化学反应过程,同时作为铁源,远距离传输到海洋中的沙尘,会影响海洋生态系统。目前对中国北方沙尘的研究多集中在数值模拟及沙尘个例研究中,缺少对其长时间序列的观测结果的研究,特别是由于观测方法的限制,对其垂直结构的研究比较少,现有的对垂直结构的研究也都多是基地单站或多站激光雷达的观测结果,不能得到大范围的观测信息,而CALIPSO星载激光雷达克服了以上不足,可以得到全球范围内的云和气溶胶垂直信息。通过近五年(2006年6月-2011年2月)的A-Train卫星观测数据研究了中国北方沙尘气溶胶分布及垂直结构的统计特征,有助于对沙尘辐射效应和传输的研究。塔克拉玛干沙漠MODIS AOD和OMI AAI全年均有一个极大值存在,且存在明显的季节变化,二者均在春季最大,夏季次之,秋冬季最小;在中国东部,AOD和AAI具有不同的季节变化,AOD在春夏季大,秋冬季小,AAI在春冬季大,夏秋季小,这是由于中国东部不同季节主要的气溶胶种类不同。MODIS AOD和OMI AAI在气溶胶类型比较单一的沙尘源区比较好的指示出了沙尘的水平分布,而在受多种气溶胶影响的中国东部地区沙尘的分布有待进一步探究。CALIPSO星载激光雷达给出的沙尘垂直方向沙尘发生频率的分布显示无论是覆盖范围或高度,春季均最大,夏季次之,冬秋季小,存在明显的季节变化,每个季节在35°-45°N之间有一个沙尘集中带。春季沙尘可被卷入到8km及以上的大气中。在各个季节,沙尘在由东向西传输过程中,沙尘顶平均高度在经度方向没有明显的高度变化,但存在明显的季节变化,每个区域都是春季平均沙尘顶高度最高,可达4km;夏季次之,可达3km以上;冬季高度最低,在2km左右。在塔克拉玛干沙漠全年发生沙尘的频率均比其它两地区要高得多。