北京地區(qū)大氣氣溶膠渾濁度系數(shù)盧值氣候變化特征

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1、第5卷第1期應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)Vo1．5，bl~-11994年2月QUARTERI—YJOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGyFebruary1994北京地區(qū)大氣氣溶膠渾濁度系數(shù)盧值的氣候變化特征(國家氣象中心，北京]00081)提要利用北京]9581989年共32年逐日晴空直接輻射資料，計(jì)算了大氣氣溶膠諢濁度系數(shù)值，并結(jié)合北京市場用煤資料、天氣狀況資料和火山爆發(fā)資料對值的年變化及多年變化特征及其成因進(jìn)行了分析和韌步研究．結(jié)果表明，北京地區(qū)的盧值在春季最大，秋末韌冬最小E]958-1977年，北京地區(qū)值變化緩慢，維持在0．08—0．12之間，1978年以后，盧

2、值有顯著增大趨勢；一般情況下，非采暖期的盧值反而大干采暖期的盧值．，．f√．關(guān)麓詞：；迕墊塞墨鏨；藍(lán)室些：鄉(xiāng)日數(shù)1引言懸浮於大氣中的氣溶膠能散射、吸收投射到大氣的太陽輻射，它不僅減弱了到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度，而且可使太陽輻射光譜成份發(fā)生變化．因此，大氣中氣溶膠含量的變化對氣候變化有一定影響，還能污染大氣環(huán)境，研究表明，近年來，由于火山爆發(fā)等自然因素及人類活動(dòng)，大氣中氣溶膠含量不斷增多“。，引起各國的關(guān)注．WMO建議把大氣氣溶膠的觀測列為大氣污染觀測的重要項(xiàng)目．以前，不少學(xué)者曾發(fā)表了北京地區(qū)大氣氣溶膠光學(xué)特征及分布規(guī)律的文章“，但都是針對短時(shí)探測結(jié)果進(jìn)行分析、研究．本文

3、利用北京1958-1989年的長序列輻射觀測資料，計(jì)算表征垂直大氣柱中氣溶膠含量和大氣污染狀況的大氣氣溶膠渾濁度系數(shù)，以此討論北京地區(qū)大氣氣溶膠的氣候變化特征，曾有好幾種方法表示大氣渾濁度參數(shù)，如林克(Linke)渾濁度因子了1，埃斯川姆(Angstr6m)渾濁度系數(shù)盧及施茹柏(SchOepp~渾濁度系數(shù)B．林克因子即使在大氣環(huán)境不變時(shí)也隨大氣質(zhì)量變化，因此本文使用埃斯川姆渾濁度系數(shù)表示垂直大氣柱中氣溶膠的含量．1992年6月19日恒到，12月14日收到修改稿．應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)5卷2盧值的計(jì)算原理及其使用資料確定埃斯川姆渾濁度系數(shù)盧的方法很多，按WMO建議，用0．38和0

4、．50／~m兩個(gè)分光觀測確定盧值，也有用多波段分光觀測確定盧．要分析盧的長年變化規(guī)律，必須具備長序列的分光輻射觀測資料，而北京地區(qū)缺少此類資料．近年來，不少作者提出用全波段直接太陽輻射觀測資料確定的方法“一“．計(jì)算的原理和方法如下：按文獻(xiàn)E83，穿過無云大氣、在天頂距為的條件下，直接太陽輻射度為。f(m)一廣f。(A)(A，m)(A，m)A(1)d0式中：m—sec0，p(2，m)為沒有氣溶膠部分大氣透過率函數(shù)，P(，m)為大氣氣溶膠透過率函數(shù)．式(1)中的(A，)與波長A的關(guān)系可以用埃斯川姆經(jīng)驗(yàn)公式表示：戶(，)一e一面lTJ(2)當(dāng)取一1，將式(2)作如下變換：p

5、—e一馨一等(牟一1)．(3)(2,m)p若將式(3)中的第二個(gè)指數(shù)脅用一個(gè)固定的(盧m)。代替，當(dāng)≠(Zm)。時(shí)，則用(Zm)。代替后的等式與式(3)之間有一個(gè)差值，該差值以R(，)表示，此時(shí)式(3)應(yīng)為(，m)一e一馨面一1(l導(dǎo)T一lJ+姒R()(4)，，)(4)當(dāng)(tim)。一0．4時(shí)，可推導(dǎo)出：R(A，m)一[1．28—1．70(tim一0．4)](A一0．5)(口—O．4)A‘“(5)將式(4)、(5)代入式(1)中，就歸結(jié)為求解以下的代數(shù)式：e一^(+I(肋)12一(6)式中f,(tim)一壺一(tim)。](m)一[1．28—1．7o(~m一0．4)3

6、(—o．4)，一f，。()戶(，)e一(7)r∞I2一IIo()(，m)(一)“d2(8)I期姚佩珍等：北京地區(qū)大氣氣溶腔渾濁度系數(shù)盧值的氣候變化特征13根據(jù)式(6)即可確定埃斯川姆渾濁度系數(shù)．李懷瑾給出了的確定方法，并將本方法計(jì)算的P值與同期觀測的分光輻射觀測結(jié)果作了比較，而且對用不同方法確定的埃斯川姆渾濁度系數(shù)作了比較““，發(fā)現(xiàn)用本法和分光法確定的盧值是接近的，因此用本法計(jì)算的0DOO0OOOO盧值誤差較小，所計(jì)算的值是合適的．本文引用該方法計(jì)算北京1958-1989年的埃斯川姆大氣氣溶膠渾濁度系數(shù)我們選取滿足下列條件的全波段直接輻射資料計(jì)算值，即大氣質(zhì)量m≤4，

7、日光情況為0，總云量≤3，天頂云量為0．為研究大氣氣溶膠含量與風(fēng)沙天氣關(guān)系，我們還計(jì)算了1958-1989年問滿足計(jì)算條件的日期中出現(xiàn)的大風(fēng)和風(fēng)沙頻率．由于大風(fēng)不僅有水平輸送作用，而且還有垂直輸送，有時(shí)大風(fēng)將地面沙塵大量帶人大氣，阻礙直接輻射穿過大氣，減少地面的太陽輻射強(qiáng)度．所以，當(dāng)大風(fēng)伴有風(fēng)沙時(shí)，不按大風(fēng)日數(shù)計(jì)算，而按風(fēng)沙日數(shù)計(jì)算．具體規(guī)定為：凡計(jì)算值那天出現(xiàn)大風(fēng)，但不伴有揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵和霾等天氣現(xiàn)象，該天計(jì)為一個(gè)大風(fēng)日．而計(jì)算那天出現(xiàn)上述現(xiàn)象中任何一種(可伴有大風(fēng)或不伴有大風(fēng))，該天計(jì)為—個(gè)風(fēng)沙日．3結(jié)果與分析3．1盧的年變化特征圈1是的年變