159 / 2021-07-26 16:07:49

黑碳气溶胶和边界层结构的系留探空观测

气溶胶，垂直分布，系留探空，黑碳，边界层高度

大气气溶胶的垂直分布在气溶胶-辐射和气溶胶-云的相互作用中起着重要作用。黑碳气溶胶（BC）对太阳短波辐射具有强吸收作用，其辐射效应与其垂直分布密切相关，但缺乏长期高分辨率的观测资料限制了相关问题的深入研究（Li et al., 2017）。因此，于2018-2019和2019-2020冬季在中国西北半干旱地区的SACOL站，基于系留探空气球开展了高分辨率的BC和气象要素垂直分布探测。基于高分辨率探测资料获得了西北半干旱区边界层结构的基本特征（图1）。系留探空反演的边界层高度在02:00、08:00、11:00、14:00、17:00和20:00分别为170 m、210 m、393 m、676 m、432 m和190 m。基于激光雷达观测资料，利用小波分析法和曲线拟合法反演得到的边界层高度与系留探空反演结果的相关系数分别为0.91和0.89（Zhang et al., 2021）。

将观测到BC廓线分为了四种类型，在大气边界层（ABL）附近或以上有峰值的BC垂直廓线占到了总廓线数的57%。利用BC和粒径谱分布的垂直分布计算了单次散射反照率（SSA）的垂直分布，发现SSA的垂直分布主要受BC垂直分布的影响。最后利用边界层归一化的方法总结了BC和SSA垂直廓线的日变化（图2和图3）。在ABL内，BC在02:00、08:00和20:00随着高度的增加而减小，SSA则随着高度增加而增大；而在14:00，BC与SSA在ABL内都表现为均匀分布。14:00 SSA在ABL之上表现为递减趋势，高空更小的SSA可能对ABL的发展产生深远的影响。我们的观测结果提供了对BC和SSA垂直分布更加全面的认识和理解，这也有助于减少辐射强迫计算中的不确定性。