中国东部三大城市群气溶胶特性及垂直分布的多维度卫星观测研究

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气溶胶因其特性与类型对于全球气候变化和人类健康产生显著影响，这种影响密切关联于气溶胶的垂直分布及其季节性变化。长期以来，遥感卫星已在大空间尺度上监控气溶胶的垂直分布与演变。然而，针对中国东部典型城市群在不同大气污染条件下的气溶胶类型垂直分布对比分析的研究尚属少数。同时，气象条件与大尺度环流亦对气溶胶垂直分布造成深远影响，从而使气溶胶间接效应更为复杂化。

基于此，中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室吝涛研究员团队运用2007年至2020年间长达14年的气溶胶特性、类型和垂直剖面遥感观测数据（包括MODIS和CALIOP数据），并结合欧洲气象中心（ERA-Interim）资料以及全球气象资料同化系统（GDAS）数据，深入剖析了京津冀（BTH）、长三角（YRD）和珠三角（PRD）三大城市群的气溶胶特性及类型垂直剖面的时空分布特点。

研究表明，三大城市群的气溶胶光学厚度（AOD）呈现出独特的空间分布模式与季节变化规律。具体来看，2011年长三角地区的AOD达到峰值，而在2012年，京津冀和珠三角地区则出现了最高AOD值。随后，各地区的AOD表现出稳定下降的趋势。总体上，随着地理位置由北向南的变化，沙尘与污染沙尘型气溶胶的发生频率相对降低，而清洁海洋型、污染大陆型、清洁大陆型和烟尘型气溶胶的发生频率则呈上升趋势。

在垂直方向上，各种气溶胶类型的出现频率峰值受地域和季节差异以及AOD与气象条件共同影响。一般而言，清洁大陆型和清洁海洋型气溶胶主要集中于地表，污染沙尘型和污染大陆型气溶胶在海拔约1公里处最为活跃，而烟尘型气溶胶则主要分布在海拔约3公里的高度。至于沙尘气溶胶，则其出现频率峰值可能在整个海拔范围内（从地表直至约8公里）均有体现。通过气团轨迹分析，进一步揭示了三大城市群气溶胶的不同来源与高度范围。

此外，对比分析昼夜时段气溶胶类型出现频率发现，边界层动力学和气溶胶传输等因素对气溶胶类型垂直分布具有显著影响。

本研究以论文《中国东部三大城市群气溶胶性质和类型多维度卫星观测》发表于《大气化学与物理》期刊上。研究得到了国家自然科学基金“基于多源遥感的气溶胶-云滴有效半径关系的空间尺度效应及影响机制研究”项目的支持。这些成果将有助于提升对中国东部地区气溶胶直接和间接影响模型评估的准确性与精确度。