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青藏高原北缘辐射-气溶胶-臭氧观测研究

发布时间:2020-08-19 10:26:00

  青藏高原独特的热动力过程对北半球天气和气候影响显著,特别夏季强烈的太阳辐射使其成为一个热源,是对流层低空污染物向平流层输送的重要通道。但是,由于高海拔和严峻气候条件,目前青藏高原的辐射和气溶胶等相关研究主要使用卫星观测和模式模拟开展,特别是在青藏高原的中北部地区,亟需基于地面实测和高空原位探测资料的对比验证和深入分析。

  为此,中科院大气物理研究所与中科院空天信息创新研究院等单位合作,于2018–19年先后在青藏高原北缘开展三期基于长航时平流层高空气球的原位平飘大气观测试验(图1),除气溶胶廓线观测外(详见前期研究介绍:http://www.iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202006/t20200612_5605071.html ),还包含上/下行短波、长波和紫外辐射(图2),首次原位实测了青藏高原地面至上对流层-下平流层(UTLS)区域的辐射分布廓线。其中,2019年单期实验最长连续飞行观测>30小时,突破了UTLS区域的辐射昼夜变化特征观测(图3)。此外,为配合高空气球辐射观测,在地面开展了亚洲夏季季风期的辐射-气溶胶连续观测,并加密施放臭氧探空和常规探空观测(图4)。基于球载辐射和上述辅助综合观测数据,大气所中层大气与全球环境探测重点实验室(LAGEO)张金强副研究员、施红蓉博士等,分析了青藏高原北缘辐射和臭氧垂直结构、气溶胶光学特性、云和气溶胶辐射强迫等特征,并对比验证了辐射传输模式模拟辐射廓线和卫星观测地面辐射结果。

  上述研究由张金强副研究员主持的中科院战略性先导专项子课题(平流层长航时飞行原位及下投观测:XDA17010101)和国家自然科学基金面上项目(41875183)共同资助。研究成果在线发表于ERL、JES和APR杂志。此外,针对长时间在高空低温低压大气环境中平漂观测的特点,开展了大气探测技术和载荷研发,多个发明专利申请进入实审阶段。目前,课题成员正在实验现场开展2020年观测实验,高质量第一手观测资料的积累将为深入研究青藏高原多大气要素(气溶胶、辐射、臭氧、云)分布特征及其相互作用,特别是亚洲对流层顶气溶胶层(ATAL)的辐射收支影响及其气候效应研究提供重要基础数据。

  文章链接:

  1. Jinqiang Zhang*, Hongrong Shi*, Qixiang Chen; Xuemei Zong, Jun Li, Xinlei Han, Yongheng Bi, Xiangao Xia, 2020: Radiation profiles from the surface up to the upper troposphere and lower stratosphere over the Tibetan Plateau. Environmental Research Letters, https://doi.org/10.1088/1748-9326/abafd2

  2. Jinqiang Zhang*, Xiangao Xia, Xue Wu, 2020: First in situ UV profile across the UTLS accompanied by ozone measurement over the Tibetan Plateau. Journal of Environmental Sciences, https://doi.org/10.1016/j.jes.2020.05.020

  3. Jinqiang Zhang*, Xiangao Xia, Hongrong Shi, Xuemei Zong, Jun Li, 2020: Radiation and aerosol measurements over the Tibetan Plateau during the Asian summer monsoon period. Atmospheric Pollution Research, https://doi.org/10.1016/j.apr.2020.06.017

 

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图1 高空气球飞行平台大气探测载荷发放

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图2 高空气球飞行平台辐射载荷设计及飞行观测路径

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图3 高空气球飞行平台昼夜辐射廓线探测

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图4 实验现场加密臭氧探空和常规探空施放



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