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丁爱军教授课题组在气溶胶光学性质方面取得多项新进展
阅读:976次 发布时间:2018-07-02 06:08

丁爱军教授课题组在气溶胶光学性质方面取得多项新进展

 

近期,我院丁爱军教授课题组在气溶胶光学性质研究方面取得多项新进展。该课题组基于南京大学地球系统区域过程综合观测试验基地SORPES站气溶胶光学性质的长期观测,完成两项成果发表于欧洲地球科学联合会(EGU)著名期刊Atmos. Chem. Phys.(影响因子5.509)。 

第一项工作主要基于SORPES站的连续观测数据,讨论了气溶胶光学性质的时空变化特征并与全球其它典型地区进行对比,分析了重污染期间的高光学特性气溶胶的长距离传输特征,并讨论了该地区气溶胶对辐射强迫效率的影响。结果发现,SORPES观测基地所代表的长江三角洲西部地区的气溶胶散射性显著高于全球大多数地区,可导致较大的负辐射强迫。光学参数呈现显著日变化与季节变化特征,其中日变化主要源于大气边界层的发展、早晚高峰的机动车排放和日间光化学反应生成的二次气溶胶;而其季节变化则由排放的季节性和东亚季风所导致的长距离传输所致。研究发现气溶胶光学性质会随污染累积过程的演变而发生显著变化,污染累积过程中气粒转化、碰并、凝结等过程使气溶胶粒径增大的同时导致后向散射比减小以及单次散射反照率的增加。该项工作是在大气与地球系统科学(教育部)国际合作联合实验室框架下与赫尔辛基大学Markku Kulmala教授团队合作完成的,论文以“Aerosol optical properties at SORPES in Nanjing, East China”为题发表于Atmos. Chem. Phys.期刊,论文第一作者沈毅成为我院16级博士研究生,丁爱军教授与我校首席研究员、赫尔辛基大学及芬兰气象所的Aki Virkkula博士为论文共同通讯作者。

 

 

1 SORPES站与国内外站点气溶胶吸收系数与散射系数的对比

 

 2 SORPES525nm波长单次散射反照率与后向散射比及辐射强迫效率的关系

 

除黑碳和沙尘以外,大气棕碳气溶胶(Brown carbon,BrC)也是辐射特性较强的吸收性气溶胶之一,但到目前为止大气棕碳尚难以直接测量。该课题组的另一项工作主要通过SORPES站为期三年的多波段气溶胶在线光学观测、典型季节的单颗粒黑碳(SP2)粒径与混合态的观测,结合米散射理论模拟计算优化棕碳的光学分离方法,获得了该站棕碳吸光系数和吸光贡献的连续数据。基于相关资料,该研究进一步揭示了棕碳吸光性的变化特征,并结合拉格朗日输送模型分析了长三角地区典型季节棕碳的潜在来源。研究发现,棕碳在长三角地区存在显著的吸光贡献且呈现明显的季节差异,在露天生物质(秸秆等)燃烧集中的季节(5-6月)与冬季(12月)达到峰值,棕碳在短波段(370 nm)的吸光贡献能够达到33%,但不同季节棕碳排放源存在显著差异。5-6月的棕碳主要来自于露天生物质燃烧产生的一次排放源;12月的棕碳吸光贡献为全年最高,但民用燃烧源(包括家庭生物质燃烧和民用燃煤)很可能是其主要排放源。该项工作数据分析部分与德国马普化学所程雅芳、苏杭博士团队合作,论文以Light absorption of brown carbon in eastern China based on 3-year multi-wavelength aerosol optical property observations and an improved absorption ?ngstr?m exponent segregation method”为题发表于Atmos. Chem. Phys.期刊,论文第一作者王佳萍为我院16级博士研究生,通讯作者为丁爱军教授。

 

 

3 SORPES站棕碳吸光强度、吸光贡献等的季节变化

 

上述两项研究成果得到了国家重点研发计划大气专项“我国东部沿海大气复合污染天空地一体化监测技术”、国家自然科学基金“大气复合污染”重大科学计划重点项目、国家自然科学基金杰出青年基金项目以及江苏省气候变化协同创新中心等共同资助。

  

文章链接:

Shen, Y., Virkkula, A., Ding, A., Wang, J., Chi, X., Nie, W., Qi, X., Huang, X., Liu, Q., Zheng, L., Xu, Z., Pet?j?, T., Aalto, P. P., Fu, C., and Kulmala, M.: Aerosol optical properties at SORPES in Nanjing, east China, Atmos. Chem. Phys. , 18, 5265-5292, 10.5194/acp-18-5265-2018, 2018.

Wang, J., Nie, W., Cheng, Y., Shen, Y., Chi, X., Wang, J., Huang, X., Xie, Y., Sun, P., Xu, Z., Qi, X., Su, H., and Ding, A.: Light absorption of brown carbon in eastern China based on 3-year multi-wavelength aerosol optical property observations and an improved absorption ?ngstr?m exponent segregation method, Atmos. Chem. Phys., 18, 9061-9074, https://doi.org/10.5194/acp-18-9061-2018, 2018.