1、利用黑碳儀(Aethalometer(TM))觀測(cè)資料，反演得到蘭州遠(yuǎn)郊區(qū)榆中地區(qū)氣溶膠吸收系數(shù)，結(jié)合激光雷達(dá)(CAML(TM) CE-370-2)觀測(cè)反演得到的氣溶膠消光系數(shù)，確定榆中地區(qū)實(shí)時(shí)的氣溶膠光學(xué)特征參數(shù)；利用WRF模式嵌套一個(gè)1.5階閉合的三維邊界層模式，通過(guò)提供初始場(chǎng)和大范圍背景流場(chǎng)特征，提高了邊界層模式的模擬能力；同時(shí)改進(jìn)了以LOWTRAN 7為主要框架的輻射傳輸模式。進(jìn)而發(fā)展了一套模擬復(fù)雜下墊面邊界層大氣氣溶膠輻射效應(yīng)

2、及其氣象場(chǎng)響應(yīng)的綜合數(shù)值模式。 (1)利用黑碳儀(Aethalometer(TM))觀測(cè)了蘭州遠(yuǎn)郊區(qū)榆中地區(qū)的黑碳濃度，分析表明，大氣中的黑碳濃度受天氣變化影響較大，受人類活動(dòng)影響很明顯，呈現(xiàn)出典型的日變化、周變化和季節(jié)性變化特征。日變化特征為，黑碳濃度呈雙峰型分布，峰值分別出現(xiàn)在08:00～10:00和18:00～21:00，這與局地天氣特征和人為活動(dòng)有密切的關(guān)系。周變化特征為，每周周六、周日為黑碳濃度的低值階段，周一黑碳濃度

3、升高，持續(xù)到周四左右濃度值開(kāi)始降低。春、夏、秋三個(gè)季節(jié)黑碳濃度水平較低，黑碳平均濃度約為1300ng/m3，進(jìn)入冬季采暖期后，黑碳濃度顯著升高，平均濃度約3000ng/m3。 利用HYSPLIT-4模式對(duì)榆中地區(qū)采暖期的氣流來(lái)向進(jìn)行了追溯模擬，得到了采暖期間榆中黑碳?xì)馊苣z的大致來(lái)源。榆中地區(qū)的黑碳以本地源為主，受周邊城市、縣城的影響，在進(jìn)入冬季采暖期之后，由采暖導(dǎo)致的黑碳排放成為榆中黑碳的主要來(lái)源。 首次利用榆中地區(qū)的黑

4、碳濃度資料對(duì)吸收系數(shù)進(jìn)行了反演，對(duì)榆中地區(qū)的地面直接輻射通量進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，采暖造成的黑碳排放顯著降低了到達(dá)地面的直接輻射通量。平均來(lái)說(shuō)，采暖期間(11月～3月)與4月份相比，地面直接輻射通量減少了約128W/m2，其中正午時(shí)分減少最多，達(dá)154W/m2。 對(duì)2007年3月份一次沙塵暴過(guò)程的觀測(cè)結(jié)果分析表明，沙塵期間，黑碳濃度比平時(shí)濃度高了近4倍。 (2)分析了激光雷達(dá)(CAML(TM)CE-370-2)觀測(cè)資料，

5、對(duì)榆中地區(qū)的消光系數(shù)進(jìn)行了個(gè)例反演。結(jié)果表明，本文所采用的方法對(duì)氣溶膠含量較少時(shí)的大氣消光系數(shù)反演較好，當(dāng)天空出現(xiàn)低云或氣溶膠濃度過(guò)高時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)消光系數(shù)截?cái)嗟默F(xiàn)象。通過(guò)對(duì)比激光雷達(dá)反演的光學(xué)厚度與L97光度計(jì)反演得到的光學(xué)厚度值，二者平均相對(duì)誤差為15.54％，平均絕對(duì)誤差為0.0629，表明激光雷達(dá)的反演結(jié)果可以較好反映出大氣氣溶膠的光學(xué)特征。 對(duì)2007年3月份一次沙塵暴過(guò)程的觀測(cè)結(jié)果分析表明，激光雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠較好的反

6、映出沙塵氣溶膠濃度垂直方向分布變化特征。 (3)利用WRF模式在典型日天氣晴好條件下，對(duì)榆中地區(qū)邊界層大氣進(jìn)行了模擬分析，通過(guò)多種方案的比較得到一個(gè)適合榆中地區(qū)的參數(shù)化微物理方案。對(duì)3月份一次沙塵暴期間榆中地區(qū)邊界層氣象場(chǎng)的模擬表明，WRF模式在比較強(qiáng)烈的天氣條件下模擬能力有所下降。 (4)改進(jìn)了以LOWTRAN 7為主要框架輻射傳輸模式的氣溶膠方案，通過(guò)采用輸入本地吸收系數(shù)、消光系數(shù)的方法，能夠更客觀地反映出榆中地區(qū)氣

7、溶膠的吸收、散射特性，使得計(jì)算結(jié)果更加貼近實(shí)際情況。 (5)改進(jìn)了原有的邊界層模式，利用WRF的模擬結(jié)果為該邊界層模式提供初始場(chǎng)和調(diào)整場(chǎng)，大大提高了邊界層模式的模擬能力。結(jié)合LOWTRAN7模式，對(duì)2007年4月17目的氣溶膠輻射效應(yīng)進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，氣溶膠對(duì)夜間邊界層大氣具有降溫作用，01:00低層大氣溫度平均降低約0.23K；而白天對(duì)邊界層大氣則有增溫作用，13:00低層大氣溫度平均升高約0.3K。 (6)利用本

8、文的氣溶膠輻射效應(yīng)與氣象場(chǎng)響應(yīng)的綜合模式，對(duì)3月份一次沙塵暴過(guò)程的沙塵輻射效應(yīng)進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明，沙塵氣溶膠在夜間表現(xiàn)為冷卻效應(yīng)，01:00低層大氣溫度平均降低約0.4K，而白天沙塵氣溶膠則表現(xiàn)出增溫效應(yīng)，13:00低層大氣溫度平均增高約0.39K.；在改變大氣溫度的同時(shí)，對(duì)風(fēng)場(chǎng)也有調(diào)整，01:00低層大氣風(fēng)速平均降低0.56m/s，而在13:00，低層大氣風(fēng)速平均增大0.57m/s。 本文發(fā)展的邊界層大氣氣溶膠輻射效應(yīng)及其氣