劉新春，鐘玉婷，彭艷梅，何 清

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所；新疆樹木年輪生態(tài)實驗室；中國氣象局樹木年輪理化研究重點開放實驗室，新疆 烏魯木齊830002；2.塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測試驗站，新疆 塔中841000；3.新疆維吾爾自治區(qū)氣象服務(wù)中心，新疆 烏魯木齊 830002）

大氣顆粒懸浮物的來源、組成、含量以及對大氣環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)、人體健康的危害與可能引起的氣候變化，是多年來環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、大氣物理和化學(xué)以及大氣地球化學(xué)等領(lǐng)域一直研究的課題[1-10]。研究大氣氣溶膠物相組成和來源以及表征技術(shù)，對于大氣科學(xué)和環(huán)境科學(xué)以及城市大氣質(zhì)量控制和環(huán)境規(guī)劃具有重要的意義[11]。

沙塵氣溶膠光學(xué)厚度大，分布范圍廣，含量高于其它幾種氣溶膠，對環(huán)境的影響顯著。已有研究認(rèn)為沙塵氣溶膠主要通過吸收和散射太陽輻射及地面和云層的長波輻射來影響地球輻射收支和能量平衡[12]。近幾年在我國北方頻繁出現(xiàn)的沙塵暴天氣使我們認(rèn)識到對沙塵氣溶膠進行系統(tǒng)研究的緊迫性。大量沙塵被強風(fēng)吹卷進入大氣，并隨高空氣流向下游陸地及海洋地區(qū)遠(yuǎn)程傳輸，不僅降落在西北[13]，還可以飄移到日本[14，15]和北太平洋[16]，甚至被西風(fēng)帶到北美[17]。由于沙塵氣溶膠在氣候變化中的重要作用，有關(guān)沙塵暴的研究受到高度重視，被列為全球變化研究中的優(yōu)先項目。近些年來氣溶膠輻射強迫及其氣候效應(yīng)的定量化研究取得了較大進展[18-19]，Huang等[20-22]、Ge 等[23]與 Wang 等[24]利用衛(wèi)星資料研究了中國北方沙塵氣溶膠濃度變化及對云、輻射強迫和氣候變化等的影響，研究成果揭示，起源于塔克拉瑪干沙漠的沙塵暴會造成青藏高原上空異常變熱，從而對東亞季風(fēng)產(chǎn)生重要影響，進而影響整個中亞地區(qū)的氣候。本文主要對我國近10 a來研究者們關(guān)于沙塵氣溶膠的研究成果進行綜述，分為以下幾個方面：沙塵氣溶膠物理特性研究、沙塵氣溶膠化學(xué)特性研究、沙塵氣溶膠的氣候效應(yīng)。并對我國未來幾年的沙塵氣溶膠的研究方向和重點進行展望，希望本文對我國繼續(xù)開展沙塵氣溶膠研究有所幫助。

1 沙塵氣溶膠物理特性

沙塵氣溶膠物理特性包括濃度分布、粒徑譜分布、垂直分布、光學(xué)特性等。有關(guān)這方面的研究主要針對于不同地方、不同時段的一些典型事件。

1.1 沙塵氣溶膠的濃度研究

作為中國沙塵暴源區(qū)主要集中地之一的塔克拉瑪干沙漠，我國學(xué)者對其沙塵研究也于近幾年開始展開。高衛(wèi)東等[25]對沙塵氣溶膠的分析表明，塔里木盆地沙塵暴期間，沙塵氣溶膠濃度遠(yuǎn)大于非沙塵暴期間。沙塵氣溶膠小顆粒絕對濃度大幅度增加；百分比含量迅速增加；小顆粒（<3.3 μm）與大顆粒（>3.3 μm）的相對濃度呈大幅度增加趨勢，說明沙塵暴期間由于當(dāng)?shù)厣吃簇S富，細(xì)物質(zhì)較多，細(xì)小顆粒迅速被攜帶到高空，成為沙塵氣溶膠的主要來源。劉新春等[26，27]對塔克拉瑪干沙漠腹地塔中地區(qū)6 a的觀測資料分析，結(jié)果表明：塔中地區(qū)浮塵、揚沙出現(xiàn)日數(shù)呈上升趨勢，而沙塵暴日數(shù)呈下降趨勢，沙塵天氣出現(xiàn)的頻率和強度是影響沙漠地區(qū)沙塵氣溶膠濃度的主要因素?？晌腩w粒物（PM10）月平均質(zhì)量濃度峰值區(qū)分布在春夏兩季，3—5月出現(xiàn)主峰值區(qū)域，7—8月有次峰值區(qū)，春季PM10平均濃度在1 000 μg·m-3左右變化，夏季在 400～900 μg·m-3之間，秋冬兩季濃度較低基本上在200～400 μg·m-3之間變化。每年的3—9月是總懸浮顆粒物（TSP）質(zhì)量濃度較高的時段，4—5月是主峰值區(qū)，7—8月為次峰值區(qū)；沙塵天氣過程中大氣顆粒物濃度變化具有以下規(guī)律：晴天<浮塵天氣<揚沙天氣<沙塵暴天氣。風(fēng)速大小直接影響大氣中顆粒物濃度，風(fēng)速越大顆粒物濃度越高。氣溫、相對濕度和氣壓是影響沙塵暴強度的重要因素，也間接影響大氣中顆粒物濃度的變化。

我國另外一個沙塵暴源區(qū)——巴丹吉林沙漠也有相關(guān)研究。周矛先等[28]對巴丹吉林沙漠邊緣額濟納地區(qū)進行了野外觀測，并分析該地區(qū)的沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的變化特征，結(jié)果表明：不同天氣條件下TSP濃度存在倍數(shù)關(guān)系和量級的差異，其質(zhì)量濃度隨粒徑的分布特征也明顯不同。額濟納地區(qū)清潔大氣中沙塵氣溶膠濃度量級為102μg·m-3，而浮塵，揚沙及沙塵暴期間沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度量級為102μg/m-3，超強沙塵暴沙塵質(zhì)量濃度可達量級為104μg·m-3。

另外，牛生杰[29]對賀蘭山地區(qū)沙塵氣溶膠的安德森采樣數(shù)據(jù)分析認(rèn)為背景大氣、浮塵、揚沙、沙塵暴天氣平均質(zhì)量濃度存在較大差異，結(jié)果顯示：浮塵天氣的質(zhì)量濃度為 189.8～583.6 μg·m-3，平均為 406.6 μg·m-3，是背景大氣的3.54倍，其質(zhì)量濃度峰值位于5級或6級；揚沙天氣的質(zhì)量濃度為614.03～1 949.0 μg·m-3，平均為 1 199.3 μg·m-3，是浮塵天氣的2.95倍，濃度峰值變化較大；沙塵暴天氣的質(zhì)量濃度為 1 311.6～4 045.0 μg·m-3，是揚沙天氣的 2.68倍，其濃度峰值多位于1～6級。Fu[30]在民勤氣象站的觀測研究顯示：沙塵氣溶膠的濃度在沙塵天氣下是2.5 mg·m-3，而在無沙塵天氣下則為 0.1 mg·m-3，這都與周矛先的研究結(jié)論相近，也與我國學(xué)者對其他地區(qū)的沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的研究結(jié)論基本一致。

在沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的分析研究中，研究者們主要根據(jù)特定地點的典型事件來進行觀測和研究，得出了大致相同的結(jié)論：沙塵氣溶膠的質(zhì)量濃度因不同的天氣條件而有較大的差別，大致是晴天<浮塵天氣<揚沙天氣<沙塵暴天氣。

1.2 沙塵氣溶膠的粒徑譜分布研究

在粒徑譜分布方面，高衛(wèi)東[25]的研究表明塔里木盆地在沙塵暴期間沙塵氣溶膠小顆粒絕對濃度大幅度增加；百分比含量也迅速增加；小顆粒（<3.3 μm）與大顆粒（>3.3 μm）的相對濃度呈大幅度增加趨勢，說明沙塵暴期間由于當(dāng)?shù)厣吃簇S富，細(xì)物質(zhì)較多，細(xì)小顆粒迅速被攜帶到高空，成為沙塵氣溶膠的主要來源。牛生杰[29]在研究賀蘭山地區(qū)氣溶膠粒子譜分布時認(rèn)為在不同地理位置觀測到的沙塵天氣下沙塵氣溶膠粒子譜分布有一定差異。數(shù)濃度譜出現(xiàn)雙峰的原因可能是東南風(fēng)、偏東風(fēng)或偏南風(fēng)吹起并輸運的沙塵氣溶膠粒子的模態(tài)與背景大氣氣溶膠的模態(tài)不同所致，經(jīng)過一段時間的充分混合后，數(shù)濃度譜演變?yōu)閱畏逍?。沙塵氣溶膠有明顯的日分布規(guī)律，不同天氣背景下的沙塵氣溶膠濃度變化特征不同，受氣象要素影響較大。權(quán)建農(nóng)等[31]分析了2001年沙塵暴期間蘭州與武威的沙塵濃度和粒徑分布特征，揭示了河西走廊沙漠對蘭州市沙塵暴的影響；劉立超等[32]在敦煌地區(qū)進行了長達30個月的試驗觀測研究，獲得了該地區(qū)沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度和粒徑分布等基本特征；徐鑫強等[33]選取張掖和蘭州榆中兩地春季沙塵氣溶膠連續(xù)觀測資料，主要對2008年5月發(fā)生的一次強沙塵天氣過程中氣溶膠粒子濃度變化和譜分布特征進行了分析。結(jié)果表明，此次沙塵天氣過程的發(fā)生與鋒面過境有關(guān)；對比分析背景天氣下氣溶膠濃度，發(fā)現(xiàn)榆中站氣溶膠濃度主要受人為源的影響，而張掖站主要受自然源的影響。兩地沙塵過程的發(fā)生時間與物理屬性不完全相同。通過對氣團軌跡的分析，發(fā)現(xiàn)此次沙塵氣溶膠有多個來源。由于受河西走廊一帶地理位置和地形的影響，張掖地區(qū)沙塵天氣比蘭州榆中地區(qū)更為頻繁和嚴(yán)重。

邱玉珺等[34]通過對內(nèi)蒙古朱日和地區(qū)的沙塵研究，認(rèn)為非沙塵日和沙塵日均有濃度變化較穩(wěn)定的粒徑段，沙塵日出現(xiàn)穩(wěn)定粒徑段的粒徑小于非沙塵日，2種天氣背景下的平均譜在0.07～0.20 μm；非沙塵日、沙塵日和沙塵時段的氣溶膠譜型在0.01～0.1 μm、0.1～1.0 μm 和 1.0～10 μm 3 個粒徑段分布明顯不同，分別符合對數(shù)正態(tài)分布、Lorentz分布和負(fù)指數(shù)分布。辛金元等[35]運用消光法反演粒度譜認(rèn)為騰格里沙漠氣溶膠粒度譜分布基本符合Junge譜。而姚濟敏等[36]通過反演粒度譜分布得出在騰格里沙漠，春季每個對數(shù)直徑間隔內(nèi)的氣溶膠大、小粒子數(shù)均為最大，尤其是1 μm左右的大粒子含量明顯高于秋、冬季節(jié)；冬季的大、小粒子含量略高于秋季。此外，從誤差角度看，Junge譜對渾濁大氣的適應(yīng)性是有局限的。

1.3 垂直分布特征的觀測研究

沙塵氣溶膠的垂直分布研究的主要觀測手段有飛機、激光雷達、衛(wèi)星云圖、高空探空氣球等[37]，國內(nèi)外學(xué)者在這方面近幾年取得了一定的進展。

錢勝利等[38]利用長達20 a的SAGEⅡ（stratospheric aerosol and gas experimentⅡ）資料，研究了東亞地區(qū)5.0～15.0 km高空氣溶膠多年時空分布特征和變化趨勢，并研究了東亞沙塵活動對高空及下游的氣溶膠輸送。研究發(fā)現(xiàn)東亞高空氣溶膠水平分布呈現(xiàn)上中下3層不同的分布特征，下層5.0～8.5 km高值區(qū)對應(yīng)氣溶膠源區(qū)青藏高原和西北沙漠地區(qū)；中層9.0～10.0 km高值區(qū)對應(yīng)溫帶氣旋高發(fā)的中緯度地區(qū)；上層10.5～15.0 km表現(xiàn)為低緯氣溶膠含量顯著高于高緯地區(qū)。高空各層氣溶膠的空間分布受天氣系統(tǒng)的影響具有明顯的季節(jié)變化。

牛生杰等[39]將APS-3310型激光空氣動力學(xué)氣溶膠粒子譜儀安裝在飛機上，于1999年春末對中國西北沙漠地區(qū)上空氣溶膠進行探測。結(jié)果表明，高空沙塵氣溶膠數(shù)濃度與下墊面狀況密切相關(guān)，沙漠地表上空的粒子數(shù)濃度高于植被覆蓋較好的地區(qū)；當(dāng)在沙漠地區(qū)上空飛行軌跡為上升、平飛、下降時，沙塵氣溶膠粒子譜呈現(xiàn)出由單峰偏態(tài)、雙峰、正態(tài)到單峰偏態(tài)等形式的演變，并發(fā)現(xiàn)在2 800 m高度存在一個氣溶膠數(shù)濃度峰值區(qū)。

戚丹青等[40]對2003年4月9日發(fā)生在我國西北的強沙塵暴長距離輸送的數(shù)值模擬結(jié)果表明，強沙塵暴過程的沙塵來源并非某單一地區(qū)，在長距離輸送過程中，主要有2個高濃度中心向東傳輸。一個在35°N附近，主要在1 500～3 000 m高空傳輸，另一個在40°N附近，主要在1 500 m以下傳輸，后期兩者匯合。Lin[41]（中國沙塵氣溶膠新進展）通過衛(wèi)星云圖觀測到，沙塵氣溶膠大部分集中在對流層中下部。在沙塵發(fā)生源地0～30 km垂直空間內(nèi)，氣溶膠濃度有3個高值區(qū)：近地面、5 km和21 km；經(jīng)過長距離輸運后，沙塵氣溶膠大都集中于500～1 500 m的空間范圍；在空中不同的位置，沙塵氣溶膠粒度分布明顯不同：最下層（0.3m以下）以中粗沙粒（>0.5 mm）為主，中層（0.3～10 m）以細(xì)沙（0.05～0.5 mm）為主，上層（10 m以上）以粒塵（0.05 mm）為主。

王靜等[42]運用激光雷達對北京上空的沙塵氣溶膠的研究表明，2010年3月18日，氣溶膠位于3～4 km的高空區(qū)域，層內(nèi)沙塵平均退偏振比為0.183 2。而截至4月3日，沙塵擴散到地面至5 km高空，分布范圍較大，并且在垂直分布上有兩個極值區(qū)，分別為4.75 km和1.5 km，并且在4.75 km左右濃度最大，沙塵區(qū)域退偏振比的范圍為0.1～0.3，平均值為0.191 147。

沙塵氣溶膠物理化學(xué)特性的垂直分布特征是研究沙塵氣溶膠氣候效應(yīng)所需要的一個基本資料。我國在這方面的觀測研究還很少，資料也是相對缺乏。今后需要加強這方面的直接觀測研究，以得到更精確完整的資料。

1.4 沙塵氣溶膠的光學(xué)特性研究

沙塵氣溶膠光學(xué)特性的研究是目前國內(nèi)外研究的熱點和難點。因為通過對沙塵氣溶膠的光學(xué)等特性研究可以更好地了解其輻射特性。針對我國沙塵氣溶膠光學(xué)特性研究，學(xué)者展開很多相關(guān)的研究工作。

延昊等[43]通過對塔克拉瑪干沙漠沙塵氣溶膠的觀測研究得出：氣溶膠的440 nm光學(xué)厚度在春季最高、秋季最小，440 nm光學(xué)厚度與能見度呈現(xiàn)負(fù)冪函數(shù)關(guān)系。馬井會等[44]利用全球氣溶膠數(shù)據(jù)分析計算了沙塵氣溶膠0.55 μm光學(xué)厚度的全球分布，中亞地區(qū)冬季沙塵氣溶膠強度和范圍比夏季大，沙塵氣溶膠對<8 μm的輻射吸收作用很弱，散射能力較強；對于>8 μm的輻射吸收能力很強，吸收帶主要位于8～11 μm范圍內(nèi)。姚濟敏[36]比較沙坡頭沙漠秋、冬、春三季的平均光學(xué)厚度發(fā)現(xiàn)，春季光學(xué)厚度最大，冬季次之，秋季最小，且在2001年9月—2002年5月期間，4月的光學(xué)厚度為最大，空氣最為渾濁。

李霞等[45]利用塔中與和田的CE318自動跟蹤太陽光度計對2002年6月至2003年11月數(shù)據(jù)進行分析，分析了南疆盆地大氣氣溶膠的光學(xué)特性，結(jié)合我國已有的沙塵氣溶膠光學(xué)特性的研究成果，初步提出了依據(jù)氣溶膠光學(xué)厚度判斷沙塵天氣強度的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明：塔中、和田氣溶膠光學(xué)厚度隨波長的增大多呈現(xiàn)減小趨勢，塔中個別季節(jié)有例外；2站氣溶膠光學(xué)厚度的日變化基本保持對稱的拋物線形，在春、夏季尤為明顯；Angstrom渾濁度系數(shù)β的擬合曲線顯示β隨能見度增大而減小，波長指數(shù)α隨能見度的變化趨勢說明弱沙塵天氣下，大氣中主要彌漫著小粒徑的氣溶膠顆粒，而強沙塵天氣則以大粒徑為主；沙塵氣溶膠光學(xué)厚度隨晴空、浮塵、揚沙、沙塵暴依次增加；沙塵天氣發(fā)生時，氣溶膠光學(xué)厚度的臨界值基本為晴空值的兩倍，沙漠地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度≥1.120 6，北京≥0.317 4。而發(fā)生沙塵暴的閾值則有很大不同，沙漠區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度至少>3.0，北京由于大氣污染等因素，其判斷沙塵暴發(fā)生的閾值為 1.998 2。劉曉云、Xia 等[46，47]利用 2001 年春季敦煌地區(qū)CIMEL CE-318全自動太陽光度計輻射資料，反演了晴空大氣、浮塵、揚沙天氣條件和沙塵暴前后等不同背景下大氣氣溶膠光學(xué)厚度。結(jié)果表明：在不考慮吸收時，440、870、1 020 nm波段晴空大氣氣溶膠光學(xué)厚度均小于0.3；浮塵天氣下的大氣光學(xué)厚度約為晴空天氣的2～3倍；揚沙天氣大氣光學(xué)厚度是浮塵天氣的2～3倍；沙塵暴發(fā)生前夕大氣氣溶膠光學(xué)厚度明顯增加。

郝麗等[48]研究表明，消光效率因子和散射效率因子隨粒徑增大而衰減振蕩，隨波長增大振蕩特性逐漸消失。消光系數(shù)對眾數(shù)半徑的變化很敏感，單次散射反照率和非對稱因子對眾數(shù)半徑的變化不敏感。葛覲銘等[49]計算分析了沙塵、黑碳2種氣溶膠粒子對波長為400 nm和860 nm光的散射效率，黑碳與沙塵有明顯的光學(xué)性質(zhì)差別，沙塵粒子不僅散射效率大于黑碳，而且后向散射比黑碳粒子強。田磊等[50]討論了一次典型的沙塵暴過程中氣溶膠的散射特性。在兩種天氣狀況下，總散射系數(shù)日變化都呈雙峰型，但峰值大小和出現(xiàn)的時間不同。無沙塵日的氣溶膠細(xì)粒子所占比例的變化較為明顯，日較差比有沙塵日的大。沙塵暴發(fā)生時，氣溶膠總散射系數(shù)有明顯的突變。

2 沙塵氣溶膠的化學(xué)特性研究

對沙塵氣溶膠化學(xué)特性的研究，將有助于對沙塵氣溶膠來源分析和光學(xué)特性的研究。在這方面，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了很多相關(guān)研究，并得出很多有意義的結(jié)論。

孫珍全等[51]通過分析2006年3月北京的一次沙塵暴得出：沙塵與非沙塵期間濃度變化表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，可能與沙塵的強度和持續(xù)時間、來源有關(guān)，沙塵來自于土壤源Ca2+和Mg2+濃度都顯然提高。沙塵期間 Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Rb和Cs金屬元素濃度高于非沙塵期間濃度，并且富集因子系數(shù)都小于10，說明主要來自于自然源。孫葉樂等[52]對北京2002年的沙塵暴進行分析得到：沙塵暴期間主要地殼源元素 Ca、Al、Fe、Mg、Na、Ti等高達平日的 30～58 倍。污染元素 Zn、Cu、Pb、As、Cd、S比平時高出幾倍至近十倍。其中Pb、As、Cd、S在PM2.5中富集系數(shù)分別高達 12.7，29.6，43.5和 28.4，這些污染物部分來自于沙塵暴長距離傳輸過程中礦物氣溶膠與沿途污染源排放的污染氣溶膠的混合。而且檢測出高濃度Fe（II），說明了沙塵暴是影響全球生態(tài)環(huán)境變化的重要因素。

劉明哲等[53]測出研究認(rèn)為中國西北沙塵源地區(qū)和日本沉降區(qū)的氣溶膠粒子水溶性成分不相同，沙塵源區(qū)粒子以等沙塵來源離子為主，在3.3～4.7 μm形成濃度峰值；沙塵沉降區(qū)以等工業(yè)來源離子為主，峰值在小于2.1 μm 出現(xiàn)。

高衛(wèi)東等[25]分析出阿克蘇站氣溶膠中Al等元素在不同高度的譜分布呈單峰型,濃度最大值出現(xiàn)在4.7～7.0 μm范圍內(nèi)，表明當(dāng)?shù)卮髿鈿馊苣z顆粒主要來源于地表沙源。并且通過富集因子分析得到阿克蘇站和策勒站沙塵暴與揚塵天氣的各地殼元素含量均高于浮塵和背景大氣，而且能見度愈小，高出的比例愈大；各種沙塵天氣發(fā)生時，均以親地元素的濃度為最高。

牛生杰、樊署先等[54，55]對賀蘭山地區(qū)沙塵氣溶膠化學(xué)特征的研究中也得出類似的結(jié)論：沙塵天氣下以親地殼元素為主的氣溶膠元素濃度均高于背景大氣和浮塵天氣，而且沙塵暴強度大，元素濃度的增加顯著；背景大氣、浮塵天氣條件下親地殼元素的濃度一般在10-1～100μg·m-3量級，揚沙、沙塵暴時一般達 101μg·m-3量級,黑風(fēng)暴時高達 102μg·m-3量級。Wu等[56]認(rèn)為主要元素的比例，尤其是Fe/Al在區(qū)域范圍內(nèi)可以作為沙塵暴塵源的示蹤劑。

3 沙塵氣溶膠的氣候效應(yīng)

沙塵氣溶膠通過吸收和散射太陽輻射與長波輻射影響地球輻射收支和能量平衡，從而影響氣候變化。Han等[57]認(rèn)為沙塵氣溶膠的輻射強迫約占總的氣溶膠的輻射強迫的42%。在沙塵氣溶膠的氣候效應(yīng)方面做了很多相關(guān)的研究工作，尤其是在近10 a。

沈志寶等[58]利用HEIFE地面輻射平衡觀測資料和同期衛(wèi)星遙感資料定量估算春季我國西北大氣沙塵的輻射效應(yīng)，結(jié)果表明：大氣沙塵減小地面凈輻射冷卻地面，對地—氣系統(tǒng)和大氣的輻射效應(yīng)均與地表反照率有關(guān)，嚴(yán)重渾濁的沙塵大氣在沙漠為短波加熱和長波冷卻，在綠洲則相反，但凈效應(yīng)都是加熱。高慶先等[59]的研究表明沙塵暴天氣發(fā)生和影響期間，氣溶膠指數(shù)出現(xiàn)峰值，而地面太陽總輻射和入射輻射則相應(yīng)出現(xiàn)低谷，源區(qū)兩者之間有比較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而影響區(qū)的相關(guān)性相對較小。

張華等[60]在對沙塵氣溶膠輻射強迫的模擬研究中發(fā)現(xiàn)對北半球冬季和夏季而言，在對流層頂沙塵氣溶膠的全球短波輻射強迫的平均值分別為-0.477、-0.501 W/m2；長波輻射強迫分別為0.11、0.085 W/m2；全球平均短波地面輻射強迫冬夏兩季分別為-1.362、-1.559 W/m2；長波輻射強迫分別為0.274、0.23 W/m2。沙塵氣溶膠在對流層頂和地面的負(fù)輻射強迫的絕對值都隨太陽天頂角的余弦和地表反照率的增加而增大；地表反照率對沙塵氣溶膠輻射強迫的強度和分布都有重要影響。辛金元等[61]在騰格里沙漠進行的太陽輻射與氣象要素的觀測研究表明：在晴好天氣約為47.0%～2.6%,平均衰減約為16.9%；在沙塵天氣約為90%～10%，平均衰減約為38%；沙塵天氣氣溶膠對太陽輻射衰減變化較大。大氣混濁度在晴好天氣下約為0.048～0.631，平均約為0.260；沙塵天氣約為0.177～2.475，平均約為0.741。

凌曉露等[62]的研究表明沙塵氣溶膠對半干旱地區(qū)地面微氣象學(xué)特征及輻射收支具有明顯的影響，且表現(xiàn)出不同于干旱區(qū)的若干特性：半干旱區(qū)沙塵天氣下的平均風(fēng)速比晴天大約2 m·s-1，而相對濕度則降低了約35%。

4 結(jié)語

從目前我國研究工作所取得的成果和研究現(xiàn)狀來看，有以下幾個問題需要繼續(xù)關(guān)注和研究。

4.1 堅持沙塵氣溶膠的長期觀測研究

對于沙塵氣溶膠雖然已有較多的研究，但都主要是集中于某些典型事件，缺乏對沙塵氣溶膠長期、系統(tǒng)的觀測，所以應(yīng)繼續(xù)對沙塵氣溶膠進行長時間的觀測研究，尤其是在我國沙塵暴源區(qū)主要集中的塔克拉瑪干沙漠和巴丹吉林沙漠東部經(jīng)騰格里沙漠至毛烏素沙地這兩個區(qū)域，為以后的系統(tǒng)研究提供基礎(chǔ)資料。

4.2 加強具有針對性的特性研究

加強對沙塵氣溶膠的光學(xué)、化學(xué)特性和輻射特性的研究。IPCC（聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會）評估報告指出，在眾多的氣候變化影響因子中，最不確定和亟待深入認(rèn)識的是氣溶膠的輻射強迫作用。而沙塵氣溶膠輻射特性主要與沙塵氣溶膠物理、化學(xué)和光學(xué)等自身性質(zhì)有關(guān)。但是對沙塵氣溶膠物理化學(xué)特性及其對區(qū)域氣候的影響機理還缺乏深入研究。

[1]Andreae M O a，Crutzen P J.Atmospheric aerosols:biogeochemical sources and role in atmospheric chemistry[J].Science，1997，276（5315）：1052-1058.

[2]Dickerson R R,Kondragunta S,Stenchikov G，et al.The impact of aerosols on solar ultraviolet radiation and photochemical smog[J].Science，1997，278（5339）：827-830.

[3]Davis M，Grant C，Ho-Yorck-Krui G，et al.Suspended particulates in the Jamaican atmosphere[J].Environmental Geochemistry and Health，1997，19（1）：23-28.

[4]Blando J D，Porcja R J，Li T H,et al.Secondary formation and the Smoky Mountain organic aerosol:an examination of aerosol polarity and functional group composition during SEAVS [J].Environmental Science Technology，1998，32（5）：604-713.

[5]孟慶昱，畢新慧，儲少崗，等．污染區(qū)大氣中多氯聯(lián)苯的表征與分布研究初探[J].環(huán)境化學(xué)，2000，19（6）：501-506.

[6]Menon S,Hansen J，Nazarenko L，et al.Climate effects of black carbon aerosols in China and India[J].Science，2002，297（5590）：2250-2253.

[7]Cao J，Shen J，Judith Z X,et al.Seasonal variations and sources of mass and chemical composition for PM10aerosol in Hangzhou，China[J].China Particuology，2009，7：161-168.

[8]Zhang R J，Xu Y F， Han Z W.Inorganic chemical composition and source signature of PM2.5in Beijing during ACE-Asia period[J].Chinese Science Bulletin，2003，48（10）：1002-1005.

[9]Zhang R J, Han Z W, Shen Z X, et al.Continuous Measurement of Number Concentrations and Elemental Composition of Aerosol Particles for a Dust Storm Event in Beijing [J].Advances in Atmospheric Sciences，2008（1）：89-95.

[10]張鵬，張興贏，胡秀清，等.2006年一次沙塵活動的衛(wèi)星定量遙感和分析研究[J].氣候與環(huán)境研究，2007，12（3）：302-308.

[11]Caquineau S,Magonthier M C，Gaudichet A,et al.An improved procedure for the X-ray diffraction analysis of low-mass atmospheric dust samples[J].European Journal of Mineralogy，1997，79（1）：157-166.

[12]Zhou M Y,Chen Z,Huang R H,et al.Effects of two dust storms on solar radiation in the Beijing-Tianjin area[J].Geophysical Research Letters，1994，21（24）：2697-2700.

[13]張小曳.中國內(nèi)陸大氣顆粒物的搬運、沉積及反映的氣候變化[J].中國科學(xué)（B 輯），1994，24（12）：1206-1215.

[14]Arao K，Ishizaka Y.Volume and mass of yellow sand dust in the air over Japan as estimated from atmospheric turbidity[J].Meteorol Soc Jap，1986，1：79-94.

[15]Tsunogai S，Seasonal variation of atmospheric210Pb and Al in the western North Pacific region [J].Atmosph.Chem，1988，7：389-407.

[16]Duce R A，Arimoto R Ray B J，et al.Atmospheric trace elements at Enewetak Atoll（l）：Concentrations,sources,and temporal variability[J].Geophys Res，1983，88：5321-5342.

[17]Jaffe D.Transport of Asian air pollution to North America[J].Geophys Res Lett，1999，26：711-714.

[18]王喜紅，石廣玉.東亞地區(qū)人為氣溶膠柱含量變化的模擬研究[J].氣候與環(huán)境研究，2000，5（1）：58-66.

[19]張立盛，石廣玉.全球人為硫酸鹽和煙塵氣溶膠資料及其光學(xué)厚度的分布特征[J].氣候與環(huán)境研究，2000，5（1）：67-74.

[20]Huang J，Minnis P,Yi Y，et al.Summer dust aerosols detected from CALIPSO overtheTibetan Plateau，Geophys Res Lett，2007，34：L18805，doi:10.1029/2007 GL029938.

[21]Huang J，F(xiàn)u Q,Su J，et al.Taklimakan dust aerosol radioactive heating derived from CALIPSO observations using the Fu-Liou radiation modelwith CERES constraints[J].Atmos Chem Phys，2009，9：4011-4021.

[22]Huang J，Minnis P，Yan H，et al.Dust aerosol effect on semi-arid climate over Northwest China detected from A-train satellite measurements[J].Atmos Chem Phys，2010，10：6863-6872.

[23]Ge J，Huang J，Su J，et al.Shortwave radiative closure experimentand directforcingofdustaerosolover northwestern China [J].Geophys Res Lett，2011，38:L24803，doi:10.1029/2011GL049571.

[24]Wang X， Huang J P，Zhang R D，et al.Surface measurements of aerosol properties over northwest China during ARM China 2008 deployment[J].Geophys Res，2010，115:D00K27，doi:10.1029/2009JD013467.

[25]高衛(wèi)東，魏文壽，劉明哲.塔里木盆地地區(qū)沙塵氣溶膠特征分析[J].干旱區(qū)地理，2002，25（2）：165-169.

[26]劉新春，鐘玉婷，何清，等.塔克拉瑪干沙漠腹地及周邊地區(qū)PM10時空變化特征及影響因素分析[J].中國沙漠，2011，31（2）：323-330.

[27]劉新春，鐘玉婷，何清，等.塔克拉瑪干沙漠腹地沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的觀測研究 [J].中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（10）：1609-1617.

[28]周茅先，劉立超，肖洪浪.額濟納地區(qū)沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度特征初步分析[J].干旱區(qū)地理，2005，28（4）：484-490.

[29]牛生杰，孫繼明，陳躍.賀蘭山地區(qū)春季沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的觀測分析[J].高原氣象，2001，20（1）：84-90.

[30]Fu Peijian,Huang Jianping,Li Chunwei,et al.The properties of dust aerosol and reducing tendency of the dust storms in northwest China [J].Atmospheric Environment，2008，42：5896-5904.

[31]權(quán)建農(nóng)，奚曉霞，王鑫，等.蘭州市2001年沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的特征分析[J].中國沙漠，2005，25（1）：93-97.

[32]劉立超，沈志寶，王濤，等.敦煌地區(qū)沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的觀測研究[J].高原氣象，2005，24（5）：765-771.

[33]徐鑫強，王鑫，黃建平.張掖及蘭州榆中地區(qū)沙塵氣溶膠粒子譜分布的觀測研究[J].高原氣象，2011，30（1）：208-216.

[34]邱玉珺，牛生杰，岳平.半干旱區(qū)春季沙塵氣溶膠譜分布的觀測研究 [J].中國環(huán)境科學(xué)，2009，29（10）：1021-1028.

[35]辛金元，張文煜，袁九毅.沙塵氣溶膠對直接太陽輻射的衰減研究[J].中國沙漠，2003，23（3）：311-316.

[36]姚濟敏，張文煜，袁九毅.典型半干旱沙塵氣溶膠光學(xué)厚度及粒度譜分布的初步分析[J].中國沙漠，2006，26（1）：77-81.

[37]宿興濤.中國沙塵氣溶膠研究新進展[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2008，31（3）：72-78.

[38]錢勝利，李成才，張慶紅.東亞大氣氣溶膠的分布及沙塵輸送特征研究[J].北京大學(xué)學(xué)報，2009，03：20-28.

[39]牛生杰，孫照渤.春末中國西北地區(qū)沙漠沙塵氣溶膠的物理特性觀測[J].高原氣象，2005，24（4）：604-611.

[40]戚丹青，譚季青，孫長.一次強沙塵暴長距離輸送的數(shù)值模擬研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報理學(xué)版，2006，33（2）：216-222．

[41]Lin T H.Long-range tran port of yellow sand to Taiwan in Spring 2000 observed evidence and simulation[J].Atmospheric Environment，2001，35（34）：5873-5882.

[42]王靜，江月松，路小梅，等.基于CALIOP星載激光雷達探測數(shù)據(jù)的北京沙塵天氣大氣狀況分析[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2011，26（5）：647-652.

[43]延昊，矯梅燕，畢寶貴，等.塔克拉瑪干沙漠中心的沙塵氣溶膠的觀測研究[J].中國沙漠，2006，26（3）：389-394.

[44]馬井會，張華，鄭有飛，等.沙塵氣溶膠光學(xué)厚度的全球分布及分析[J].氣候與環(huán)境研究，2007，12（2）：156-165.

[45]李霞，胡秀清，崔彩霞，等.南疆盆地沙塵氣溶膠光學(xué)特性及我國沙塵天氣強度劃分標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].中國沙漠，2005，25（4）：488-495.

[46]劉曉云，岳平.敦煌地區(qū)2001年春季氣溶膠光學(xué)厚度反演[J].干旱區(qū)地理，2007，24（6）：790-796.

[47]Xia Xiangao，Chen Hongbin，Wang Pucai.Aerosol properties in a Chinese semiarid region [J].Atmospheric Environment，2004，38：4571-4581.

[48]郝麗，楊文，吳統(tǒng)文，等.沙塵氣溶膠的光學(xué)特性及輻射強迫效應(yīng)[J].中國沙漠，2010，30（6）：1477-1483.

[49]葛覲銘，劉玉芝，黃建平，等.利用HITRAN資料研究黑碳和沙塵氣溶膠粒子的光學(xué)特性[J].應(yīng)用光學(xué)，2009，30（2）：202-210.

[50]田磊，張武，史晉森，等.河西春季沙塵氣溶膠粒子散射特性的初步研究[J].高原氣象，2010，29（4）：1050-1057.

[51]孫珍全，邵龍義，李慧.沙塵期間大氣顆粒PM10與PM2.5化學(xué)組分的濃度變化及來源研究 [J].中國粉體技術(shù)，2010，16（1）：8-14.

[52]孫葉樂，莊國順，袁蕙，等.2002年北京特大沙塵暴的理化特性及其組分來源分析 [J].科學(xué)通報，2004，49（4）：340-347.

[53]劉明哲，魏文壽，周宏飛.中國西北沙塵源地區(qū)與日本沉降區(qū)大氣氣溶膠粒子理化特征對比分析[J].中國沙漠，2003，23(4）：408-415.

[54]牛生杰，章澄昌.賀蘭山地區(qū)春季沙塵氣溶膠的化學(xué)組分和富集因子分析[J].中國沙漠，2000，20（3）：264-269.

[55]樊曙先.賀蘭山地區(qū)沙塵氣溶膠的化學(xué)組分[J].寧夏農(nóng)業(yè)科技，2000，37（1）：37-39.

[56]Wu Guangjian,Xu Baiqing,Zhang Chenglong.Atmospheric dust aerosols over the Eastern Pamirs:ajor element concentrations and composition[J].Environ Earth Sci，2010，61:1227-1237.

[57]Han Zhiwei,Li Jiawei,Xia Xiangao.Investigation of direct radioactive effects of aerosols in dust storm season over East Asia with an online coupled regional climatechemistry-aerosol model[J].Atmospheric Environment，2012-02-05.

[58]沈志寶，魏麗.我國西北大氣氣溶膠的輻射效應(yīng)[J].大氣科學(xué)，2000，24（4）：541-549.

[59]高慶先，任陣海，李占青，等.中國北方沙塵氣溶膠時空分布特征及其對地表輻射的影響[J].資源科學(xué)，2004，26（5）：2-11.

[60]張華，馬井會，鄭有飛.沙塵氣溶膠輻射強迫全球分布的模擬研究[J].氣象學(xué)報，2009，67（4）：510-521.

[61]辛金元，張文煜，袁九毅.沙塵氣溶膠對直接太陽輻射的衰減研究[J].中國沙漠，2003，23（3）：311-316.

[62]凌曉露，張鐳，郭維棟，等.沙塵氣溶膠對半干旱區(qū)微氣象學(xué)特征影響的初步研究[J].氣候與環(huán)境研究，2010，15（3）：279-289.