西安冬季大气棕碳光学特征及辐射强迫

作者：屈垚; 刘卉昆; 周岳; 张勇; 时迎强; 师菊莲; 王楠; 朱崇抒^*

来源：中国环境科学, 2022, 42(10): 4486-4493.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2022.0188

• 西安
• 棕碳
• 光学吸收
• 辐射强迫

为探讨西安冬季不同大气污染状况(污染天和清洁天)大气细粒子(PM2.5)及其一次棕碳(BrCpri)和二次棕碳(BrCsec)的光学特征及辐射效应,开展了高分辨率多波段光学参数观测,获得 PM2.5多波段光学吸收系数(babs),通过进一步数据分析得到 BrCpri和 BrCsec的光谱依赖指数(AAE)及其相对黑碳(BC)的辐射强迫.结果显示,污染天时段 370nm 光学吸收(babs(370))和 880nm 光学吸收(babs(880))均值分别为(733±311)Mm-1和(185± 80)Mm-1,分别高出清洁天约 5.9 倍和 6.2 倍.清洁天 PM2.5的 AAE1.08～2.09,变化幅度大于污染天(1.28～1.79).清洁天棕碳光学吸收(babs(BrC))在 370nm 波长对总吸收占比高于污染天,均超过 30%.一次棕碳光学吸收(babs(BrCpri))在清洁天和污染天均对 babs(BrC)呈现高贡献,占比范围分别为 76%～86%和 82%～91%,说明一次排放仍然是造成西安冬季污染的重要原因.清洁天 BrC、BrCpri和 BrCsec的 AAE 均值分别为 4.42、4.31 和 4.78,均高于污染天,说明清洁天粒子等效直径相对较小,老化程度较高导致 BrC 的高光谱依赖性.babs(BrCsec)日间变化表明污染天凌晨高湿条件下的液相反应可能是 BrCsec形成的主要机制,比清洁天更为强烈,而污染天日间 BrCsec受光漂白的影响较大.最后估算了 BrCpri和 BrCsec的辐射强迫效应,在紫外波段(300～400nm),污染天 BrCpri和 BrCsec相对 BC 的辐射强迫分别为 62%和 16%,而清洁天分别为 59%和 23%,表明 BrCpri和 BrCsec在西安冬季的辐射强迫效应不容忽视.

• 单位
  中国科学院地球环境研究所; 黄土与第四纪地质国家重点实验室