南方地区气溶胶吸湿增长与活化特性研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 17次 | 上传用户:jhyh001
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气溶胶吸湿活化特性对气溶胶粒子谱分布、云凝结核形成、气候强迫、人体健康及灰霾天气的形成均有着重要的影响。本文利用2011年12月广州,2012年6月南京,2012年9-10月黄山的观测结果,统计分析了广州,黄山两地气溶胶分档活化特性,同时结合南京气溶胶吸湿性观测对三地气溶胶吸湿特性做了简要分析。在此基础上使用广州地区分档活化数据以及环境气溶胶谱作CCN数浓度闭合计算,并对CCN数浓度计算中使用的三个因子,即:气溶胶数浓度(NcN),气溶胶谱型(NSD),活化率(ARsp)做敏感性实验,以讨论三者对CCN数浓度预报计算的影响。此外使用气溶胶吸湿增长因子GF-PDF计算了粒子的吸湿性参数к,尝试使用к-PDF同吸湿性参数的活化临界Кsc计算气溶胶粒子活化率,并结合环境气溶胶谱求得CCN数浓度。主要结论如下:(1)在设置的四个过饱比(0.1%,0.2%,0.4%,0.7%)下广州与黄山的活化中值粒径各自为:143.7nm,99.5nm,74.7nm,62.6nm与139.82nm,90.9nm,57.4nm,46.6nm。同时活化率随粒径的变化显示粒子的活化能力主要受粒径控制,不同过饱和比下化学成分与混合状态的影响(活化率标准差)在活化临界位置附近最为显著;(2)对CCN数浓度的闭合计算显示:实时的NCN,NSD, ARSR代入计算得到的CCN数浓度与观测值存在很好的相关性(R2=0.9477),斜率和截距分别为1.156和-39.63,认为两者闭合良好;(3)对NCN, NSD, ARSR作敏感性实验,分别取实时数据或观测期间平均值代入计算过程,发现NCN对于CCN数浓度的影响最大,其次是NSD, ARSR的影响最小。同时结果显示在较短时间内(2-3周),使用平均的ARSR, NSD计算CCN数浓度与实测值偏差较小,在实际应用中是可行的简化方案;(4)利用κ-PDF同Кsc计算了不同粒径在各过饱和比下的活化率ARK。计算值与观测值间结可用斜率为1.131,截距-0.098的线性回归拟合,其相关系数为0.9227。同实测活化率相比,各过饱和比下临界位置处的AR。同观测值间的偏差最为显著,而在其余部分两者间的偏差不大;(5)使用ARк。计算得到的CCN数浓度同观测值作线性回归,斜率为1.265,截距为-455.4,相关系数达到0.9412。较为接近y=x的理想状态,认为使用气溶胶吸湿性数据结合气溶胶谱估算CCN数浓度也是可行的方案。
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