中国第七次北京科学考察航线上空黑碳气溶胶研究

摘要

黑碳气溶胶是不完全燃烧释放的大气气溶胶成分，影响地球大气、地表的辐射平衡及能量收支，进而对全球的气候变化产生影响。目前，全球对黑碳气溶胶的研究主要包括两个方面：一种是黑碳气溶胶观测及影响因素研究；另一种为黑碳气溶胶的辐射强迫研究。北极地区作为全球气候变化的“放大器”，黑碳气溶胶浓度的变化势必对北极地区的大气及冰雪表面能量收支状况产生影响。但在北极地区，黑碳气溶胶的固定观测站点分布很少，对北冰洋上空黑碳气溶胶的空间分布的研究也较少。2016年7月11日至9月24日，在中国第七次北极科学考察期间，我们利用AE-31型黑碳仪对走航路线上空黑碳气溶胶浓度进行了观测。航测纬度范围从31.31°N至82.88°N。本文通过对观测结果进行分析，针对走航路线上空黑碳气溶胶的时空分布特征及影响因素进行了探究，主要结论如下： (1) 历次航测黑碳气溶胶的空间变化特征相对一致：在中纬度靠近陆地海域呈现出了高浓度特征；在高纬度距离陆地相对较远海域则呈现出低浓度特征。此次航测期间北冰洋黑碳气溶胶浓度偏高，可能与特定航段受到高浓度污染气团跨境传输影响有关。 (2) 第七次北极科学考察海域上空黑碳气溶胶浓度具有很明显的季节变化特征：在对应海域范围内，返程黑碳气溶胶浓度相对于去程期间要偏高，特别是在日本海、西北太平洋海域、北冰洋海域范围内，季节变化差异更加明显。 (3) 气象要素对不同海域上空黑碳气溶胶浓度的影响比较复杂：考虑到影响黑碳气溶胶湿沉降的天气现象一般持续时间都较短，所以在短时间特定航段分析气象要素对黑碳气溶胶浓度影响时，表现出很强的相关性。 (4) 基于 HYSPLIT 后向气团轨迹模型分析黑碳气溶胶在全航线上季节变化特征发现：季风转换引起陆源输送强度的明显变化是导致去程和返程不同海域黑碳气溶胶碳浓度季节性差异明显的主要原因。 (5) 基于MODIS AOD遥感影像与AirFire北极传输潜力模型两种方法，第一次比较清晰地确定了俄罗斯西伯利亚地区火点燃烧释放污染气团的跨境传输对北冰洋上空黑碳气溶胶浓度的显著影响。

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