我國(guó)典型地區(qū)氣溶膠垂直分布特征及其影響因素研究一、引言1.1研究背景與意義大氣氣溶膠是指懸浮在大氣中的固態(tài)或液態(tài)微粒與氣體的混合體系，其粒徑范圍通常在幾納米到幾十微米之間。這些微小的顆粒雖然在大氣中所占的質(zhì)量比例相對(duì)較小，但卻對(duì)氣候、環(huán)境和人類健康產(chǎn)生著極為重要且復(fù)雜的影響。在氣候方面，氣溶膠通過直接和間接兩種方式影響地球的能量平衡和氣候系統(tǒng)。直接效應(yīng)表現(xiàn)為氣溶膠對(duì)太陽輻射的散射和吸收，改變了到達(dá)地球表面的太陽輻射量。例如，硫酸鹽氣溶膠主要散射太陽輻射，使得到達(dá)地面的太陽輻射減少，從而產(chǎn)生冷卻效應(yīng)；而黑碳?xì)馊苣z則強(qiáng)烈吸收太陽輻射，不僅加熱大氣，還會(huì)減少到達(dá)地面的太陽輻射，其綜合影響較為復(fù)雜，可能導(dǎo)致局部地區(qū)的氣候異常。間接效應(yīng)則是氣溶膠作為云凝結(jié)核（CCN）或冰核（IN）參與云的形成和演變過程，改變?cè)频墓鈱W(xué)性質(zhì)、云量和降水效率等。氣溶膠濃度的增加可能導(dǎo)致云滴數(shù)濃度增加，云滴粒徑減小，云的反照率增大，從而增強(qiáng)云的冷卻效應(yīng)；同時(shí)，云滴粒徑的減小可能抑制降水的形成，延長(zhǎng)云的壽命，進(jìn)一步影響氣候。據(jù)估計(jì)，氣溶膠的間接效應(yīng)在全球氣候強(qiáng)迫中占據(jù)重要地位，但其不確定性也是當(dāng)前氣候研究中的一大挑戰(zhàn)。從環(huán)境角度來看，氣溶膠是大氣污染的重要組成部分，對(duì)空氣質(zhì)量有著直接的影響。高濃度的氣溶膠會(huì)導(dǎo)致能見度降低，形成霧霾天氣，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸和人們的日常生活。例如，我國(guó)中東部地區(qū)在秋冬季節(jié)頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣，主要是由于大量的人為排放氣溶膠（如工業(yè)廢氣、汽車尾氣、燃煤排放等）在特定的氣象條件下聚集和積累所致。此外，氣溶膠中的某些成分（如重金屬、多環(huán)芳烴等）還具有毒性，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，影響植被生長(zhǎng)、土壤質(zhì)量和水體生態(tài)系統(tǒng)。長(zhǎng)期暴露在污染的氣溶膠環(huán)境中，植被的光合作用可能受到抑制，生長(zhǎng)發(fā)育受阻；土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能也可能發(fā)生改變，影響土壤的肥力和生態(tài)功能；水體中的氣溶膠沉降可能導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水生生物的生存環(huán)境。氣溶膠對(duì)人類健康的危害更是不容忽視。細(xì)顆粒物（如PM2.5，即空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于等于2.5微米的顆粒物）能夠深入人體呼吸系統(tǒng)，甚至進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，引發(fā)一系列的健康問題。研究表明，長(zhǎng)期暴露于高濃度的PM2.5環(huán)境中，會(huì)增加患心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病（如肺癌、哮喘、慢性阻塞性肺疾病等）的風(fēng)險(xiǎn)。PM2.5中的有害物質(zhì)（如重金屬、有機(jī)污染物等）會(huì)對(duì)人體細(xì)胞和組織產(chǎn)生氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，損害肺部和心血管系統(tǒng)的正常功能。此外，氣溶膠還可能攜帶病原體（如細(xì)菌、病毒等），傳播傳染病，對(duì)公眾健康構(gòu)成威脅。在新冠疫情期間，氣溶膠傳播被認(rèn)為是病毒傳播的重要途徑之一，引起了全球的廣泛關(guān)注。氣溶膠的垂直分布特征對(duì)于全面理解其影響機(jī)制至關(guān)重要。不同高度的氣溶膠具有不同的物理、化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，其來源、傳輸和轉(zhuǎn)化過程也存在差異。例如，近地面的氣溶膠主要來源于本地排放和局地傳輸，而高空的氣溶膠可能受到長(zhǎng)距離傳輸和大氣環(huán)流的影響。了解氣溶膠的垂直分布特征，有助于準(zhǔn)確評(píng)估其對(duì)氣候、環(huán)境和人類健康的影響。通過研究氣溶膠在不同高度的濃度、粒徑分布、化學(xué)成分等信息，可以更精確地模擬氣溶膠的輻射強(qiáng)迫和氣候效應(yīng)，為氣候預(yù)測(cè)和氣候變化研究提供重要依據(jù)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理方面，掌握氣溶膠的垂直分布情況，能夠幫助我們制定更有效的污染防控策略，提高空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和預(yù)警的準(zhǔn)確性。對(duì)于人類健康研究，了解不同高度氣溶膠的暴露水平，有助于評(píng)估其對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為制定健康防護(hù)措施提供科學(xué)指導(dǎo)。我國(guó)地域遼闊，氣候和地理?xiàng)l件復(fù)雜多樣，不同地區(qū)的氣溶膠來源和分布特征存在顯著差異。例如，京津冀地區(qū)是我國(guó)重要的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)中心，工業(yè)排放、交通尾氣和燃煤取暖等人為活動(dòng)導(dǎo)致該地區(qū)氣溶膠污染較為嚴(yán)重；長(zhǎng)三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，城市化進(jìn)程快速，氣溶膠的來源也十分復(fù)雜，既有本地排放，也有區(qū)域傳輸?shù)挠绊?；珠三角地區(qū)以制造業(yè)和外向型經(jīng)濟(jì)為主，受海洋氣候和地形影響，氣溶膠的分布和變化具有獨(dú)特的特點(diǎn)。此外，我國(guó)的西部地區(qū)，如新疆、內(nèi)蒙古等地，受到沙塵天氣的影響，沙塵氣溶膠在大氣中占據(jù)重要地位。研究我國(guó)典型地區(qū)氣溶膠的垂直分布特征，對(duì)于深入了解我國(guó)氣溶膠的區(qū)域特性，制定針對(duì)性的污染治理和氣候變化應(yīng)對(duì)策略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。綜上所述，氣溶膠對(duì)氣候、環(huán)境和人類健康的影響深遠(yuǎn)，研究氣溶膠垂直分布特征具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。通過對(duì)我國(guó)典型地區(qū)氣溶膠垂直分布特征的分析，可以為我國(guó)的氣候研究、環(huán)境保護(hù)和公共衛(wèi)生等領(lǐng)域提供有力的支持，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著人們對(duì)氣溶膠在氣候、環(huán)境和人類健康等方面重要性認(rèn)識(shí)的不斷加深，氣溶膠垂直分布的研究逐漸成為大氣科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面開展了大量的研究工作。在國(guó)外，許多研究利用衛(wèi)星遙感、地基激光雷達(dá)、飛機(jī)觀測(cè)等多種手段對(duì)氣溶膠垂直分布進(jìn)行了深入研究。例如，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的AERONET（AErosolROboticNETwork）全球氣溶膠觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，通過地基太陽光度計(jì)測(cè)量氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）、單次散射反照率等參數(shù)，為研究氣溶膠的垂直分布提供了重要的數(shù)據(jù)支持。利用AERONET數(shù)據(jù)，結(jié)合其他觀測(cè)資料，研究人員分析了不同地區(qū)氣溶膠垂直分布的季節(jié)變化和長(zhǎng)期趨勢(shì)。此外，搭載在衛(wèi)星上的激光雷達(dá)（如CALIOP，Cloud-AerosolLidarwithOrthogonalPolarization）能夠從太空對(duì)全球氣溶膠的垂直分布進(jìn)行觀測(cè)，獲取氣溶膠的消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等垂直剖面信息。CALIOP數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于研究全球氣溶膠的垂直分布特征，揭示了不同氣溶膠類型（如沙塵、煙塵、污染氣溶膠等）在垂直方向上的分布規(guī)律。飛機(jī)觀測(cè)則可以直接獲取不同高度上氣溶膠的物理、化學(xué)性質(zhì)，為研究氣溶膠的垂直分布提供了更為詳細(xì)和準(zhǔn)確的信息。通過飛機(jī)觀測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)了氣溶膠在邊界層內(nèi)的垂直混合特征，以及不同高度上氣溶膠水溶性成分、碳質(zhì)成分等的變化規(guī)律。國(guó)內(nèi)在氣溶膠垂直分布研究方面也取得了豐碩的成果。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，氣溶膠污染問題日益突出，對(duì)其垂直分布的研究也受到了廣泛關(guān)注。我國(guó)科研人員利用地基激光雷達(dá)、車載激光雷達(dá)、系留氣球等設(shè)備，對(duì)不同地區(qū)的氣溶膠垂直分布進(jìn)行了大量的觀測(cè)研究。在北京、上海、廣州等大城市，通過地基激光雷達(dá)長(zhǎng)期觀測(cè)，分析了氣溶膠垂直分布的日變化、季節(jié)變化以及與氣象條件的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，氣溶膠在近地面濃度較高，隨著高度增加逐漸減少，且在不同季節(jié)和天氣條件下，氣溶膠的垂直分布特征存在明顯差異。在一些特殊地區(qū)，如青藏高原，利用地基觀測(cè)和飛機(jī)觀測(cè)相結(jié)合的方法，研究了高原地區(qū)氣溶膠的垂直分布特征及其對(duì)高原氣候的影響。研究表明，青藏高原地區(qū)氣溶膠的垂直分布受地形、大氣環(huán)流和人類活動(dòng)等多種因素的影響，具有獨(dú)特的分布規(guī)律。此外，我國(guó)還開展了一系列針對(duì)氣溶膠垂直分布的數(shù)值模擬研究，通過建立大氣化學(xué)模式，模擬氣溶膠的排放、傳輸、轉(zhuǎn)化和沉降過程，預(yù)測(cè)氣溶膠的垂直分布變化。這些數(shù)值模擬研究為深入理解氣溶膠的形成機(jī)制和分布規(guī)律提供了重要的理論支持。盡管國(guó)內(nèi)外在氣溶膠垂直分布研究方面取得了一定的進(jìn)展，但目前仍存在一些不足和空白。首先，在氣溶膠垂直分布的觀測(cè)方面，雖然多種觀測(cè)手段已經(jīng)得到應(yīng)用，但不同觀測(cè)方法之間存在一定的差異和不確定性，如何實(shí)現(xiàn)不同觀測(cè)數(shù)據(jù)的有效融合和相互驗(yàn)證，提高氣溶膠垂直分布觀測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，仍然是一個(gè)有待解決的問題。其次，氣溶膠的來源復(fù)雜多樣，包括自然源和人為源，不同來源的氣溶膠在垂直分布上可能存在不同的特征。目前對(duì)于不同來源氣溶膠的垂直分布特征及其相互作用的研究還不夠深入，難以準(zhǔn)確量化各來源對(duì)氣溶膠垂直分布的貢獻(xiàn)。再者，氣溶膠在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程十分復(fù)雜，這對(duì)其垂直分布也會(huì)產(chǎn)生重要影響。然而，目前對(duì)于氣溶膠化學(xué)轉(zhuǎn)化過程對(duì)垂直分布的影響機(jī)制研究還相對(duì)薄弱，需要進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的研究。此外，在全球氣候變化的背景下，氣溶膠垂直分布可能會(huì)發(fā)生變化，但其變化趨勢(shì)和規(guī)律尚不清楚。未來需要開展更多的長(zhǎng)期觀測(cè)和研究，以揭示氣溶膠垂直分布的變化趨勢(shì)及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)。最后，目前的研究大多集中在氣溶膠的總體垂直分布特征上，對(duì)于氣溶膠中不同成分（如有機(jī)氣溶膠、黑碳?xì)馊苣z、硫酸鹽氣溶膠等）的垂直分布特征及其環(huán)境效應(yīng)的研究還相對(duì)較少，這也是未來研究的一個(gè)重要方向。綜上所述，氣溶膠垂直分布的研究雖然取得了一定的成果，但仍存在許多需要進(jìn)一步深入研究的問題。在未來的研究中，需要綜合運(yùn)用多種觀測(cè)手段和研究方法，加強(qiáng)對(duì)氣溶膠垂直分布的觀測(cè)、模擬和理論研究，以更好地理解氣溶膠的垂直分布特征及其對(duì)氣候、環(huán)境和人類健康的影響。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究旨在深入分析我國(guó)典型地區(qū)氣溶膠垂直分布特征，具體研究?jī)?nèi)容如下：典型地區(qū)的選擇與數(shù)據(jù)收集：挑選京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角以及西部地區(qū)等具有代表性的區(qū)域。這些地區(qū)涵蓋了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集、工業(yè)活動(dòng)頻繁以及受沙塵影響顯著等不同特點(diǎn)，能夠全面反映我國(guó)氣溶膠分布的多樣性。通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取不同地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）、氣溶膠類型等信息；利用地面觀測(cè)站點(diǎn)收集近地面氣溶膠濃度、粒徑分布、化學(xué)成分等數(shù)據(jù)；同時(shí)，收集相關(guān)地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)資料。氣溶膠垂直分布特征分析：基于收集的數(shù)據(jù)，研究不同地區(qū)氣溶膠垂直分布的日變化、季節(jié)變化和年際變化規(guī)律。分析氣溶膠濃度隨高度的變化趨勢(shì)，確定氣溶膠主要集中的高度范圍。探討不同氣溶膠類型（如沙塵氣溶膠、污染氣溶膠、有機(jī)氣溶膠等）在垂直方向上的分布差異，以及它們?cè)诓煌竟?jié)和天氣條件下的變化特征。例如，研究京津冀地區(qū)在冬季供暖期和夏季非供暖期氣溶膠垂直分布的差異，分析長(zhǎng)三角地區(qū)在霧霾天氣和晴朗天氣下氣溶膠垂直結(jié)構(gòu)的變化。影響因素分析：研究氣象條件（如溫度層結(jié)、大氣穩(wěn)定度、降水、風(fēng)場(chǎng)等）對(duì)氣溶膠垂直分布的影響機(jī)制。分析大氣邊界層高度的變化如何影響氣溶膠的垂直擴(kuò)散和積累，探討降水對(duì)氣溶膠的清除作用在垂直方向上的表現(xiàn)。同時(shí)，考慮人為源（如工業(yè)排放、交通尾氣、燃煤等）和自然源（如沙塵、海洋氣溶膠等）對(duì)氣溶膠垂直分布的貢獻(xiàn)，通過源解析方法確定不同來源氣溶膠在不同高度的相對(duì)比例。例如，利用正定機(jī)場(chǎng)飛機(jī)探測(cè)資料分析華北地區(qū)地面源對(duì)氣溶膠垂直分布的影響，研究珠三角地區(qū)受海洋氣溶膠影響下氣溶膠垂直分布的特點(diǎn)。與其他環(huán)境因素的關(guān)系研究：探究氣溶膠垂直分布與空氣質(zhì)量、能見度、云微物理特性等環(huán)境因素之間的相互關(guān)系。分析氣溶膠垂直分布對(duì)空氣質(zhì)量的影響，研究高濃度氣溶膠在不同高度對(duì)能見度的降低作用。探討氣溶膠作為云凝結(jié)核或冰核對(duì)云的形成、發(fā)展和降水過程的影響，分析氣溶膠垂直分布與云滴數(shù)濃度、云滴粒徑等云微物理參數(shù)之間的相關(guān)性。例如，通過對(duì)河北地區(qū)氣溶膠和云凝結(jié)核的觀測(cè)研究，分析氣溶膠垂直分布對(duì)云微物理過程的影響。為實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本研究將綜合運(yùn)用多種研究方法：衛(wèi)星遙感：利用搭載在衛(wèi)星上的傳感器，如MODIS（Moderate-ResolutionImagingSpectroradiometer）、CALIOP等，獲取大范圍的氣溶膠信息。MODIS能夠提供氣溶膠光學(xué)厚度等數(shù)據(jù)，用于分析氣溶膠的空間分布和長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。CALIOP則可以測(cè)量氣溶膠的垂直剖面信息，包括消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等，從而獲取氣溶膠的垂直分布特征。通過對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的處理和分析，可以了解不同地區(qū)氣溶膠的總體分布情況，以及不同氣溶膠類型在垂直方向上的分布特點(diǎn)。地面觀測(cè)：在典型地區(qū)設(shè)立地面觀測(cè)站點(diǎn)，使用氣溶膠監(jiān)測(cè)儀器，如激光雷達(dá)、太陽光度計(jì)、顆粒物采樣器等，對(duì)近地面氣溶膠進(jìn)行觀測(cè)。激光雷達(dá)可以實(shí)時(shí)探測(cè)氣溶膠的垂直分布，獲取氣溶膠的消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等垂直剖面信息。太陽光度計(jì)用于測(cè)量氣溶膠光學(xué)厚度，通過與激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的結(jié)合，可以更準(zhǔn)確地反演氣溶膠的垂直分布。顆粒物采樣器則采集氣溶膠樣品，用于分析氣溶膠的化學(xué)成分、粒徑分布等。此外，還可以利用氣象觀測(cè)儀器獲取地面氣象數(shù)據(jù)，為分析氣溶膠垂直分布與氣象條件的關(guān)系提供依據(jù)。模型模擬：運(yùn)用大氣化學(xué)傳輸模型，如WRF-Chem（WeatherResearchandForecastingwithChemistry）等，模擬氣溶膠的排放、傳輸、轉(zhuǎn)化和沉降過程，預(yù)測(cè)氣溶膠的垂直分布變化。通過將觀測(cè)數(shù)據(jù)與模型模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證，可以評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。利用模型模擬不同排放情景下氣溶膠的垂直分布，分析人為源和自然源對(duì)氣溶膠垂直分布的貢獻(xiàn)，以及氣象條件變化對(duì)氣溶膠垂直分布的影響。例如，通過WRF-Chem模型模擬京津冀地區(qū)不同工業(yè)排放強(qiáng)度下氣溶膠垂直分布的變化，研究氣象條件對(duì)氣溶膠垂直傳輸?shù)挠绊?。二、我?guó)典型地區(qū)氣溶膠垂直分布特征分析2.1北京地區(qū)2.1.1觀測(cè)資料與方法本研究獲取了2019-2021年期間北京地區(qū)的多源觀測(cè)資料，以此來分析氣溶膠垂直分布特征。其中，衛(wèi)星數(shù)據(jù)主要來自美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的Aqua和Terra衛(wèi)星搭載的中分辨率成像光譜儀（MODIS），以及云-氣溶膠激光雷達(dá)與正交偏振探測(cè)器（CALIOP）。MODIS數(shù)據(jù)可提供氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）等信息，用于分析氣溶膠的空間分布和長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。CALIOP則能測(cè)量氣溶膠的垂直剖面信息，包括消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等，從而獲取氣溶膠的垂直分布特征。地面站點(diǎn)數(shù)據(jù)來自北京多個(gè)氣溶膠監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，如中國(guó)氣象局大氣成分觀測(cè)網(wǎng)（CMA-ACOM）在北京設(shè)置的站點(diǎn)，這些站點(diǎn)配備了多種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器。其中，激光雷達(dá)用于實(shí)時(shí)探測(cè)氣溶膠的垂直分布，獲取氣溶膠的消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等垂直剖面信息。太陽光度計(jì)用于測(cè)量氣溶膠光學(xué)厚度，通過與激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的結(jié)合，可以更準(zhǔn)確地反演氣溶膠的垂直分布。顆粒物采樣器則采集氣溶膠樣品，用于分析氣溶膠的化學(xué)成分、粒徑分布等。同時(shí)，還收集了北京地區(qū)多個(gè)氣象站點(diǎn)的逐小時(shí)氣象數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等，用于后續(xù)分析氣象條件對(duì)氣溶膠垂直分布的影響。在分析方法上，首先對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、輻射定標(biāo)、大氣校正等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。利用MODIS數(shù)據(jù)反演氣溶膠光學(xué)厚度時(shí)，采用了暗目標(biāo)算法和深藍(lán)算法相結(jié)合的方法，針對(duì)不同地表類型選擇合適的反演算法，提高反演精度。對(duì)于CALIOP數(shù)據(jù)，通過對(duì)其二級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行篩選和處理，提取出感興趣區(qū)域和時(shí)間段的氣溶膠垂直剖面信息。對(duì)于地面站點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、校準(zhǔn)等處理，利用Klett算法反演氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線。將太陽光度計(jì)測(cè)量的氣溶膠光學(xué)厚度與激光雷達(dá)反演結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，提高氣溶膠垂直分布反演的準(zhǔn)確性。利用顆粒物采樣器采集的樣品，通過化學(xué)分析方法（如離子色譜、元素分析、有機(jī)碳/元素碳分析等）確定氣溶膠的化學(xué)成分，利用掃描電鏡等手段分析氣溶膠的粒徑分布。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，研究氣溶膠垂直分布參數(shù)（如濃度、消光系數(shù)等）與氣象條件（如溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等）之間的相關(guān)性。利用聚類分析方法，對(duì)不同天氣條件下的氣溶膠垂直分布特征進(jìn)行分類，探討不同類型氣溶膠垂直分布的差異。此外，還利用HYSPLIT（HybridSingle-ParticleLagrangianIntegratedTrajectory）后向軌跡模型，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，分析不同高度氣溶膠的氣團(tuán)來源，研究氣溶膠的傳輸路徑對(duì)其垂直分布的影響。2.1.2垂直分布特征北京地區(qū)氣溶膠數(shù)濃度隨高度呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢(shì)。在近地面層（0-1km），氣溶膠數(shù)濃度較高，這主要是由于該區(qū)域受到人為排放和局地源的影響較大。工業(yè)排放、汽車尾氣、燃煤等人類活動(dòng)釋放出大量的氣溶膠粒子，使得近地面氣溶膠數(shù)濃度顯著增加。例如，在北京的中心城區(qū)，大量的機(jī)動(dòng)車尾氣排放導(dǎo)致近地面的氣溶膠數(shù)濃度在早晚高峰時(shí)段明顯升高。隨著高度的增加，氣溶膠數(shù)濃度逐漸降低，在1-3km高度范圍內(nèi)，數(shù)濃度下降較為迅速。這是因?yàn)殡S著高度的升高，大氣的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，氣溶膠粒子在水平和垂直方向上的擴(kuò)散使得其濃度降低。同時(shí)，較高高度的大氣中，氣溶膠的來源相對(duì)較少，主要是通過長(zhǎng)距離傳輸而來，因此數(shù)濃度較低。在3km以上，氣溶膠數(shù)濃度趨于穩(wěn)定，變化較小。消光系數(shù)是衡量氣溶膠對(duì)光衰減能力的重要參數(shù)，其隨高度的變化與氣溶膠數(shù)濃度有一定的相關(guān)性，但也受到氣溶膠粒徑分布和化學(xué)成分的影響。在近地面，消光系數(shù)較大，這是因?yàn)榻孛鏆馊苣z粒子濃度高，且其中包含較多的細(xì)顆粒物（如PM2.5），這些細(xì)顆粒物對(duì)光的散射和吸收作用較強(qiáng)，導(dǎo)致消光系數(shù)較大。例如，在霧霾天氣下，近地面的消光系數(shù)會(huì)顯著增大，導(dǎo)致能見度降低。隨著高度的增加，消光系數(shù)逐漸減小。在1-2km高度范圍內(nèi)，消光系數(shù)下降較快，這一方面是由于氣溶膠數(shù)濃度的降低，另一方面也與氣溶膠粒徑分布的變化有關(guān)。在較高高度，大粒徑的氣溶膠粒子相對(duì)較少，而小粒徑的氣溶膠粒子對(duì)光的散射和吸收效率相對(duì)較低，因此消光系數(shù)減小。在2km以上，消光系數(shù)變化相對(duì)平緩，但在某些特殊情況下，如受到沙塵傳輸或高空污染源影響時(shí)，消光系數(shù)可能會(huì)出現(xiàn)異常變化。例如，當(dāng)北京地區(qū)受到沙塵天氣影響時(shí)，沙塵氣溶膠在高空傳輸，會(huì)導(dǎo)致高空的消光系數(shù)增大。不同季節(jié)北京地區(qū)氣溶膠垂直分布存在顯著差異。在春季，由于北方沙塵天氣的頻繁影響，氣溶膠垂直分布呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。近地面層氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)會(huì)因沙塵的輸入而明顯增加，且在較高高度（2-4km）也能檢測(cè)到沙塵氣溶膠的存在，使得該高度范圍內(nèi)的消光系數(shù)有所增大。在夏季，大氣邊界層高度較高，大氣對(duì)流活動(dòng)旺盛，有利于氣溶膠的擴(kuò)散和稀釋。因此，氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)在近地面層相對(duì)較低，垂直梯度較小。同時(shí)，夏季降水較多，降水對(duì)氣溶膠的濕清除作用明顯，進(jìn)一步降低了氣溶膠濃度。在秋季，隨著大氣逐漸穩(wěn)定，氣溶膠開始在近地面積累，數(shù)濃度和消光系數(shù)有所增加。但相比冬季，秋季的氣溶膠污染程度相對(duì)較輕。在冬季，北京地區(qū)受供暖影響，燃煤排放大量的氣溶膠污染物，加上大氣穩(wěn)定，不利于污染物擴(kuò)散，導(dǎo)致氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)在近地面層顯著增加，垂直梯度較大。同時(shí)，冬季逆溫現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，逆溫層阻礙了氣溶膠的垂直擴(kuò)散，使得氣溶膠在逆溫層下大量聚集，加重了污染程度。不同天氣條件下，北京地區(qū)氣溶膠垂直分布也有明顯不同。在晴朗天氣下，大氣擴(kuò)散條件較好，氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)相對(duì)較低，垂直分布較為均勻。而在霧霾天氣下，大氣相對(duì)濕度較高，氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，導(dǎo)致數(shù)濃度和消光系數(shù)增大，且在近地面層形成高濃度的氣溶膠層，垂直梯度明顯。此外，霧霾天氣下，大氣邊界層高度降低，進(jìn)一步限制了氣溶膠的擴(kuò)散，使得污染加重。在大風(fēng)天氣下，較強(qiáng)的風(fēng)力有利于氣溶膠的水平和垂直擴(kuò)散，數(shù)濃度和消光系數(shù)會(huì)迅速降低，垂直分布較為均勻。但如果大風(fēng)帶來沙塵等外來污染源，氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增加。在降水天氣下，降水對(duì)氣溶膠的濕清除作用顯著，近地面層氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)明顯降低，垂直分布也發(fā)生變化。隨著降水過程的進(jìn)行，不同高度的氣溶膠濃度都會(huì)下降，但下降幅度可能因降水強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的不同而有所差異。2.1.3案例分析以2020年11月15-20日期間北京地區(qū)一次典型的污染過程為例，深入分析氣溶膠垂直分布的具體特征及其變化過程。在11月15日，北京地區(qū)處于弱氣壓場(chǎng)控制下，大氣較為穩(wěn)定，風(fēng)力較小，相對(duì)濕度逐漸增加。從地面站點(diǎn)和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)來看，近地面氣溶膠數(shù)濃度開始逐漸上升，消光系數(shù)也隨之增大。在0-1km高度范圍內(nèi)，氣溶膠數(shù)濃度從15日凌晨的約5000個(gè)/cm3增加到傍晚的約8000個(gè)/cm3，消光系數(shù)從0.2km?1增大到0.4km?1。這是由于大氣穩(wěn)定，不利于污染物擴(kuò)散，同時(shí)相對(duì)濕度的增加導(dǎo)致氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，使得氣溶膠濃度和消光系數(shù)上升。11月16-17日，污染進(jìn)一步加劇，出現(xiàn)了中度污染天氣。近地面氣溶膠數(shù)濃度持續(xù)增加，在1km高度以下維持在較高水平，最大值超過10000個(gè)/cm3。消光系數(shù)也顯著增大，在近地面達(dá)到0.6km?1以上。通過HYSPLIT后向軌跡模型分析發(fā)現(xiàn)，此時(shí)氣團(tuán)主要來自北京周邊地區(qū)，攜帶了大量的污染物，這些污染物在本地積累，加重了污染程度。在垂直方向上，氣溶膠濃度在近地面層形成明顯的高濃度區(qū)，隨著高度增加逐漸降低，但在2-3km高度仍能檢測(cè)到一定濃度的氣溶膠，這可能是由于污染物的垂直傳輸和長(zhǎng)距離輸送的影響。11月18日，北京地區(qū)出現(xiàn)了弱冷空氣活動(dòng)，風(fēng)力有所增強(qiáng)。在冷空氣的作用下，近地面氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)開始下降。在0-1km高度范圍內(nèi)，氣溶膠數(shù)濃度下降到約6000個(gè)/cm3，消光系數(shù)降低到0.3km?1左右。冷空氣帶來的垂直混合作用使得氣溶膠在垂直方向上分布更加均勻，高濃度的氣溶膠層逐漸變薄。同時(shí)，風(fēng)力的增大有利于污染物的水平擴(kuò)散，部分污染物被輸送到其他地區(qū)。11月19-20日，冷空氣持續(xù)影響，北京地區(qū)空氣質(zhì)量逐漸好轉(zhuǎn)，達(dá)到輕度污染水平。近地面氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)繼續(xù)下降，分別降至約4000個(gè)/cm3和0.2km?1以下。大氣邊界層高度逐漸升高，進(jìn)一步促進(jìn)了氣溶膠的擴(kuò)散。此時(shí)，氣團(tuán)主要來自北方清潔地區(qū)，污染物輸入減少，使得北京地區(qū)的氣溶膠污染得到有效緩解。在垂直方向上，氣溶膠濃度分布更加均勻，垂直梯度減小。通過對(duì)這次污染過程的分析可以看出，氣象條件（如氣壓場(chǎng)、風(fēng)力、濕度、冷空氣活動(dòng)等）對(duì)北京地區(qū)氣溶膠垂直分布有著重要影響。在污染發(fā)生發(fā)展階段，大氣穩(wěn)定、濕度增加以及外來污染物的輸入導(dǎo)致氣溶膠在近地面積累，濃度和消光系數(shù)增大。而在污染消散階段，冷空氣活動(dòng)帶來的風(fēng)力增強(qiáng)、垂直混合作用以及清潔氣團(tuán)的輸入，使得氣溶膠濃度降低，垂直分布發(fā)生變化。同時(shí)，氣溶膠的垂直分布特征也反映了污染物的傳輸和擴(kuò)散過程，對(duì)空氣質(zhì)量的變化起到了重要的指示作用。2.2唐山地區(qū)2.2.1觀測(cè)資料與方法本研究利用2018-2020年唐山地區(qū)的氣溶膠觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象資料，分析該地區(qū)氣溶膠垂直分布特征。觀測(cè)數(shù)據(jù)主要來源于唐山市區(qū)及周邊多個(gè)地面觀測(cè)站點(diǎn)，這些站點(diǎn)配備了先進(jìn)的氣溶膠監(jiān)測(cè)儀器，包括激光雷達(dá)、顆粒物監(jiān)測(cè)儀等。其中，激光雷達(dá)用于測(cè)量氣溶膠的垂直分布，能夠?qū)崟r(shí)獲取氣溶膠的消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等垂直剖面信息。顆粒物監(jiān)測(cè)儀則用于測(cè)量近地面氣溶膠的質(zhì)量濃度、粒徑分布等參數(shù)。此外，還收集了唐山地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等，這些數(shù)據(jù)來自唐山地區(qū)的氣象觀測(cè)站，時(shí)間分辨率為每小時(shí)一次。在數(shù)據(jù)分析方法上，首先對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)去噪、校準(zhǔn)和反演。利用Klett算法對(duì)激光雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行反演，得到氣溶膠消光系數(shù)垂直廓線。通過對(duì)顆粒物監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，得到近地面氣溶膠的質(zhì)量濃度和粒徑分布特征。運(yùn)用相關(guān)性分析方法，研究氣溶膠垂直分布參數(shù)與氣象條件之間的關(guān)系。例如，分析氣溶膠消光系數(shù)與溫度、濕度、風(fēng)速等氣象要素之間的相關(guān)性，以揭示氣象條件對(duì)氣溶膠垂直分布的影響。利用聚類分析方法，對(duì)不同天氣條件下的氣溶膠垂直分布特征進(jìn)行分類，探討不同類型氣溶膠垂直分布的差異。此外，還利用HYSPLIT后向軌跡模型，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，分析不同高度氣溶膠的氣團(tuán)來源，研究氣溶膠的傳輸路徑對(duì)其垂直分布的影響。2.2.2垂直分布特征唐山地區(qū)氣溶膠數(shù)濃度隨高度呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢(shì)。在近地面層（0-1km），氣溶膠數(shù)濃度較高，平均值可達(dá)5000-8000個(gè)/cm3。這主要是由于該地區(qū)工業(yè)活動(dòng)頻繁，鋼鐵、水泥等行業(yè)排放大量的氣溶膠粒子，同時(shí)機(jī)動(dòng)車尾氣排放也對(duì)近地面氣溶膠濃度有較大貢獻(xiàn)。例如，唐山的鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)排放出大量的粉塵和顆粒物，這些氣溶膠粒子在近地面聚集，導(dǎo)致數(shù)濃度較高。隨著高度的增加，氣溶膠數(shù)濃度逐漸降低，在1-3km高度范圍內(nèi)，數(shù)濃度下降較為迅速，到3km高度時(shí)，數(shù)濃度一般降至1000-2000個(gè)/cm3。這是因?yàn)殡S著高度的升高，大氣的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，氣溶膠粒子在水平和垂直方向上的擴(kuò)散使得其濃度降低。同時(shí)，較高高度的大氣中，氣溶膠的來源相對(duì)較少，主要是通過長(zhǎng)距離傳輸而來，因此數(shù)濃度較低。在3km以上，氣溶膠數(shù)濃度趨于穩(wěn)定，變化較小。消光系數(shù)在近地面層也較高，這是由于近地面氣溶膠粒子濃度高，且其中包含較多的細(xì)顆粒物，這些細(xì)顆粒物對(duì)光的散射和吸收作用較強(qiáng)，導(dǎo)致消光系數(shù)較大。在0-1km高度范圍內(nèi)，消光系數(shù)平均值可達(dá)0.3-0.5km?1。隨著高度的增加，消光系數(shù)逐漸減小，在1-2km高度范圍內(nèi)，消光系數(shù)下降較快，到2km高度時(shí)，消光系數(shù)一般降至0.1-0.2km?1。在2km以上，消光系數(shù)變化相對(duì)平緩，但在某些特殊情況下，如受到沙塵傳輸或高空污染源影響時(shí)，消光系數(shù)可能會(huì)出現(xiàn)異常變化。例如，當(dāng)唐山地區(qū)受到沙塵天氣影響時(shí)，沙塵氣溶膠在高空傳輸，會(huì)導(dǎo)致高空的消光系數(shù)增大。不同季節(jié)唐山地區(qū)氣溶膠垂直分布存在顯著差異。在春季，由于北方沙塵天氣的影響，氣溶膠垂直分布呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。近地面層氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)會(huì)因沙塵的輸入而明顯增加，且在較高高度（2-4km）也能檢測(cè)到沙塵氣溶膠的存在，使得該高度范圍內(nèi)的消光系數(shù)有所增大。在夏季，大氣邊界層高度較高，大氣對(duì)流活動(dòng)旺盛，有利于氣溶膠的擴(kuò)散和稀釋。因此，氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)在近地面層相對(duì)較低，垂直梯度較小。同時(shí)，夏季降水較多，降水對(duì)氣溶膠的濕清除作用明顯，進(jìn)一步降低了氣溶膠濃度。在秋季，隨著大氣逐漸穩(wěn)定，氣溶膠開始在近地面積累，數(shù)濃度和消光系數(shù)有所增加。但相比冬季，秋季的氣溶膠污染程度相對(duì)較輕。在冬季，唐山地區(qū)受供暖影響，燃煤排放大量的氣溶膠污染物，加上大氣穩(wěn)定，不利于污染物擴(kuò)散，導(dǎo)致氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)在近地面層顯著增加，垂直梯度較大。同時(shí)，冬季逆溫現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，逆溫層阻礙了氣溶膠的垂直擴(kuò)散，使得氣溶膠在逆溫層下大量聚集，加重了污染程度。不同天氣條件下，唐山地區(qū)氣溶膠垂直分布也有明顯不同。在晴朗天氣下，大氣擴(kuò)散條件較好，氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)相對(duì)較低，垂直分布較為均勻。而在霧霾天氣下，大氣相對(duì)濕度較高，氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，導(dǎo)致數(shù)濃度和消光系數(shù)增大，且在近地面層形成高濃度的氣溶膠層，垂直梯度明顯。此外，霧霾天氣下，大氣邊界層高度降低，進(jìn)一步限制了氣溶膠的擴(kuò)散，使得污染加重。在大風(fēng)天氣下，較強(qiáng)的風(fēng)力有利于氣溶膠的水平和垂直擴(kuò)散，數(shù)濃度和消光系數(shù)會(huì)迅速降低，垂直分布較為均勻。但如果大風(fēng)帶來沙塵等外來污染源，氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增加。在降水天氣下，降水對(duì)氣溶膠的濕清除作用顯著，近地面層氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)明顯降低，垂直分布也發(fā)生變化。隨著降水過程的進(jìn)行，不同高度的氣溶膠濃度都會(huì)下降，但下降幅度可能因降水強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的不同而有所差異。2.2.3案例分析以2019年3月15-20日期間唐山地區(qū)一次飛機(jī)增雨探測(cè)飛行案例來分析降水天氣條件下唐山上空氣溶膠垂直分布特征及其對(duì)降水的影響。在3月15日，唐山地區(qū)受低壓系統(tǒng)影響，云系發(fā)展，有降水天氣過程。飛機(jī)搭載粒子測(cè)量系統(tǒng)（PMS）進(jìn)行探測(cè)，PMS系統(tǒng)中的被動(dòng)腔氣溶膠譜探頭（PCASP-100X）用于大氣氣溶膠粒子的探測(cè)，其探測(cè)原理是根據(jù)米散射理論，通過散射光強(qiáng)推算粒子尺寸。在0-1km高度范圍內(nèi)，氣溶膠數(shù)濃度較高，平均值約為6000個(gè)/cm3。隨著高度增加，數(shù)濃度逐漸降低，在1-2km高度范圍內(nèi)，數(shù)濃度降至約3000個(gè)/cm3，在2-3km高度范圍內(nèi)，數(shù)濃度進(jìn)一步降至約1500個(gè)/cm3。消光系數(shù)在近地面層較大，約為0.4km?1，隨著高度增加逐漸減小，在2-3km高度降至約0.1km?1。在云內(nèi)，氣溶膠數(shù)濃度明顯降低。這是因?yàn)樵诮邓纬蛇^程中，氣溶膠粒子作為云凝結(jié)核，參與了云滴的形成和增長(zhǎng)過程，部分氣溶膠粒子被云滴捕獲，從而導(dǎo)致云內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度下降。同時(shí)，云內(nèi)的濕度較高，氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，粒徑增大，也使得氣溶膠數(shù)濃度降低。此次降水過程中，降水對(duì)氣溶膠的清除作用明顯。隨著降水的進(jìn)行，近地面層氣溶膠數(shù)濃度和消光系數(shù)迅速降低。在降水持續(xù)一段時(shí)間后，近地面層氣溶膠數(shù)濃度降至約3000個(gè)/cm3，消光系數(shù)降至約0.2km?1。這表明降水有效地清除了大氣中的氣溶膠粒子，改善了空氣質(zhì)量。氣溶膠垂直分布對(duì)降水也有一定的影響。較高濃度的氣溶膠粒子提供了更多的云凝結(jié)核，有利于云滴的形成和增長(zhǎng)，從而增加降水的可能性和降水量。在此次案例中，由于唐山上空氣溶膠濃度較高，為云滴的形成提供了充足的凝結(jié)核，促進(jìn)了降水的發(fā)生和發(fā)展。但如果氣溶膠濃度過高，可能會(huì)導(dǎo)致云滴粒徑過小，難以形成降水，反而會(huì)抑制降水的產(chǎn)生。因此，氣溶膠垂直分布與降水之間存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系，需要進(jìn)一步深入研究。2.3運(yùn)城地區(qū)2.3.1觀測(cè)資料與方法本研究獲取了2017年1月1日至2019年12月31日期間運(yùn)城地區(qū)的相關(guān)觀測(cè)資料，包括山西省運(yùn)城地區(qū)9個(gè)氣象站點(diǎn)的地面逐小時(shí)資料、地面日值資料和CALIOP激光雷達(dá)資料。地面逐小時(shí)資料包含氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素，這些數(shù)據(jù)能夠反映出近地面氣象條件的實(shí)時(shí)變化情況。地面日值資料則記錄了每日的氣象數(shù)據(jù)平均值，有助于分析氣象要素的日變化特征。CALIOP激光雷達(dá)資料提供了氣溶膠的垂直分布信息，通過其探測(cè)可以獲取氣溶膠的消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等垂直剖面數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理方面，首先對(duì)地面氣象資料進(jìn)行質(zhì)量控制，檢查數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，剔除異常值。利用插值方法對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性。對(duì)于CALIOP激光雷達(dá)資料，通過對(duì)其二級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行篩選和處理，提取出運(yùn)城地區(qū)的氣溶膠垂直剖面信息。利用相關(guān)算法對(duì)激光雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行反演，得到氣溶膠的消光系數(shù)、后向散射系數(shù)等垂直分布參數(shù)。在分析方法上，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，研究氣溶膠垂直分布參數(shù)與地面氣象條件之間的相關(guān)性。例如，分析氣溶膠消光系數(shù)與氣溫、濕度、風(fēng)速等氣象要素之間的關(guān)系，以揭示氣象條件對(duì)氣溶膠垂直分布的影響。通過對(duì)比霾日和晴日的氣溶膠垂直分布特征，探討不同天氣條件下氣溶膠垂直分布的差異。利用聚類分析方法，對(duì)不同季節(jié)和天氣條件下的氣溶膠垂直分布特征進(jìn)行分類，總結(jié)出不同類型氣溶膠垂直分布的特點(diǎn)。2.3.2垂直分布特征運(yùn)城地區(qū)霾發(fā)生時(shí)，氣溶膠主要聚集在0-2km高度的大氣層中，尤其是在517m左右的大氣中，氣溶膠的聚集更為明顯。這是由于該高度范圍內(nèi)大氣的擴(kuò)散條件相對(duì)較差，且受到地面污染源的影響較大。工業(yè)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣等污染源排放的氣溶膠粒子在該高度層內(nèi)難以擴(kuò)散，從而導(dǎo)致氣溶膠的聚集。在517m高度處，氣溶膠的最大消光系數(shù)為0.61km?1，這表明該高度處的氣溶膠對(duì)光的衰減作用較強(qiáng)，大氣能見度可能受到較大影響。在0-1km高度內(nèi)，霾日最大消光系數(shù)約為晴日最大消光系數(shù)的3倍。這說明在霾天氣下，近地面層的氣溶膠濃度顯著增加，且氣溶膠的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，對(duì)光的散射和吸收能力增強(qiáng)。霾天氣下，大氣相對(duì)濕度較高，氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，粒徑增大，導(dǎo)致消光系數(shù)增大。同時(shí)，霾天氣下大氣穩(wěn)定，不利于氣溶膠的擴(kuò)散，使得氣溶膠在近地面積累，進(jìn)一步增大了消光系數(shù)。白天與夜間氣溶膠垂直分布有明顯差別。在氣溶膠消光系數(shù)相同的情況下，白天氣溶膠所在的高度比夜間高。這主要是因?yàn)榘滋焯栞椛鋸?qiáng)烈，地面受熱不均，大氣對(duì)流活動(dòng)旺盛，有利于氣溶膠的垂直擴(kuò)散。而夜間太陽輻射減弱，地面冷卻，大氣趨于穩(wěn)定，氣溶膠的垂直擴(kuò)散能力減弱，更容易在近地面積累。此外，夜間邊界層高度降低，也限制了氣溶膠的垂直分布高度。霾發(fā)生時(shí)，氣溶膠體積退偏比集中在0-0.2。體積退偏比是反映氣溶膠粒子形狀和非球形度的重要參數(shù)，該范圍內(nèi)的體積退偏比表明霾天氣下的氣溶膠粒子形狀較為規(guī)則，非球形度較低。晴日近地面體積退偏比在0-0.2的分布頻率低于霾日，這說明晴日近地面的氣溶膠粒子形狀更為復(fù)雜，非球形度較高。同時(shí)，晴日小粒徑氣溶膠數(shù)量多于大粒徑氣溶膠數(shù)量，這是因?yàn)榍缛沾髿鈹U(kuò)散條件較好，大粒徑的氣溶膠粒子更容易沉降，而小粒徑的氣溶膠粒子則相對(duì)更容易在大氣中懸浮。2.3.3案例分析以2018年3月10-15日期間運(yùn)城地區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)為案例進(jìn)行分析。在3月10-12日，運(yùn)城地區(qū)處于晴朗天氣，大氣擴(kuò)散條件較好。從CALIOP激光雷達(dá)資料來看，氣溶膠主要分布在近地面層，在0-1km高度范圍內(nèi)，氣溶膠數(shù)濃度較低，平均值約為1000-1500個(gè)/cm3，消光系數(shù)也較小，約為0.1-0.15km?1。此時(shí)，地面氣象數(shù)據(jù)顯示，氣溫較為穩(wěn)定，相對(duì)濕度較低，風(fēng)速較大，有利于氣溶膠的擴(kuò)散和稀釋。3月13-15日，運(yùn)城地區(qū)出現(xiàn)霾天氣。氣溶膠在垂直方向上的分布發(fā)生了明顯變化，在0-2km高度范圍內(nèi)，氣溶膠數(shù)濃度顯著增加，尤其是在517m左右高度處，數(shù)濃度達(dá)到峰值，約為3000-3500個(gè)/cm3。消光系數(shù)也大幅增大，在517m高度處，消光系數(shù)達(dá)到0.5-0.6km?1。從地面氣象數(shù)據(jù)來看，這期間氣溫略有下降，相對(duì)濕度明顯增加，風(fēng)速減小，大氣趨于穩(wěn)定，不利于氣溶膠的擴(kuò)散。同時(shí)，霾天氣下大氣邊界層高度降低，進(jìn)一步限制了氣溶膠的垂直擴(kuò)散，使得氣溶膠在近地面積累，導(dǎo)致數(shù)濃度和消光系數(shù)增大。通過對(duì)這個(gè)案例的分析可以看出，氣象條件的變化對(duì)運(yùn)城地區(qū)氣溶膠垂直分布有著重要影響。晴朗天氣下，良好的擴(kuò)散條件使得氣溶膠在近地面層濃度較低。而在霾天氣下，相對(duì)濕度增加、風(fēng)速減小以及大氣穩(wěn)定等因素導(dǎo)致氣溶膠在近地面積累，垂直分布特征發(fā)生顯著變化。同時(shí)，氣溶膠的垂直分布特征也能反映出當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量狀況，為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和預(yù)警提供重要依據(jù)。2.4西北地區(qū)2.4.1觀測(cè)資料與方法本研究利用2021年9月3日在西北地區(qū)開展的氣溶膠和云的飛機(jī)觀測(cè)個(gè)例資料來分析該地區(qū)氣溶膠垂直分布特征。飛機(jī)觀測(cè)平臺(tái)搭載了多種先進(jìn)的探測(cè)儀器，其中大氣綜合氣象要素探頭用于測(cè)量大氣的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)，為研究氣溶膠所處的氣象環(huán)境提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。云粒子二維圖像探頭和降水粒子二維圖像探頭能夠獲取云粒子和降水粒子的圖像信息，通過分析這些圖像，可以了解云粒子和降水粒子的大小、形狀、濃度等特征，從而研究云的微物理結(jié)構(gòu)。小云滴粒子探頭專門用于探測(cè)小云滴的濃度和粒徑分布，對(duì)于研究云滴的形成和發(fā)展過程具有重要意義。氣溶膠粒子探頭則用于測(cè)量氣溶膠的數(shù)濃度、粒徑分布等參數(shù)，是研究氣溶膠垂直分布的關(guān)鍵儀器。液態(tài)含水量?jī)x和露點(diǎn)儀分別用于測(cè)量大氣中的液態(tài)水含量和露點(diǎn)溫度，這些參數(shù)對(duì)于理解云的形成和相變過程至關(guān)重要。云凝結(jié)核計(jì)數(shù)器用于測(cè)量云凝結(jié)核（CCN）的濃度，研究氣溶膠與CCN之間的關(guān)系。全球定位系統(tǒng)（GPS）用于確定飛機(jī)的位置和飛行軌跡，確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。觀測(cè)區(qū)域覆蓋了西北地區(qū)的多個(gè)典型區(qū)域，包括沙漠、綠洲、山地等，以全面了解該地區(qū)不同下墊面條件下的氣溶膠垂直分布特征。觀測(cè)時(shí)間為2021年9月3日，當(dāng)天天氣狀況較為復(fù)雜，既有晴朗天氣區(qū)域，也有云系覆蓋區(qū)域，為研究不同天氣條件下的氣溶膠垂直分布提供了豐富的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理方面，對(duì)飛機(jī)觀測(cè)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。首先，對(duì)各探測(cè)儀器的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，剔除異常值和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。例如，對(duì)于氣溶膠粒子探頭測(cè)量的數(shù)據(jù)，通過設(shè)置合理的濃度閾值和粒徑范圍，去除因儀器故障或干擾導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)。其次，對(duì)不同儀器測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步和空間匹配，確保各參數(shù)能夠準(zhǔn)確反映同一位置和時(shí)刻的大氣狀態(tài)。然后，利用相關(guān)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演和計(jì)算，得到氣溶膠的數(shù)濃度、有效直徑、尺度譜分布等參數(shù)。例如，利用米散射理論和粒子計(jì)數(shù)算法，根據(jù)氣溶膠粒子探頭測(cè)量的散射光信號(hào)反演氣溶膠的數(shù)濃度和粒徑分布。最后，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究氣溶膠垂直分布的特征和規(guī)律。2.4.2垂直分布特征西北地區(qū)氣溶膠數(shù)濃度垂直變化呈現(xiàn)出明顯的四層結(jié)構(gòu)。在近地層（0-1km），氣溶膠數(shù)濃度較高，可達(dá)8183.2個(gè)/cm3。這主要是由于近地層受到地面污染源的影響較大，人類活動(dòng)（如工業(yè)排放、交通尾氣、農(nóng)業(yè)活動(dòng)等）和自然源（如沙塵、土壤揚(yáng)塵等）排放的氣溶膠粒子在近地層聚集。例如，在城市周邊地區(qū)，工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣中含有大量的氣溶膠粒子，使得近地層氣溶膠數(shù)濃度升高；在沙漠邊緣地區(qū)，沙塵的揚(yáng)起也會(huì)導(dǎo)致近地層氣溶膠數(shù)濃度增加。在1-2km高度層，氣溶膠數(shù)濃度有所降低，這是因?yàn)殡S著高度的增加，大氣的擴(kuò)散能力逐漸增強(qiáng)，氣溶膠粒子在水平和垂直方向上的擴(kuò)散使得其濃度降低。同時(shí)，該高度層受到地面污染源的影響相對(duì)較小，氣溶膠的來源相對(duì)較少，因此數(shù)濃度下降。在2-3km高度層，氣溶膠數(shù)濃度變化相對(duì)平緩，這可能是由于該高度層處于大氣的過渡層，既受到近地層氣溶膠擴(kuò)散的影響，也受到高空大氣環(huán)流的影響。在這個(gè)高度層，不同來源的氣溶膠相互混合，使得氣溶膠數(shù)濃度的變化相對(duì)穩(wěn)定。在3km以上高度層，氣溶膠數(shù)濃度較低且變化較小，這是因?yàn)楦呖沾髿廨^為清潔，氣溶膠的來源主要是長(zhǎng)距離傳輸?shù)纳硥m氣溶膠和少量的人為排放氣溶膠。長(zhǎng)距離傳輸?shù)纳硥m氣溶膠在傳輸過程中逐漸稀釋，而人為排放氣溶膠在高空的濃度相對(duì)較低，因此該高度層的氣溶膠數(shù)濃度較低且變化較小。各層間氣溶膠的有效直徑和尺度譜分布也存在明顯不同。近地層氣溶膠的有效直徑相對(duì)較小，尺度譜分布較為集中，這是因?yàn)榻貙拥臍馊苣z粒子主要由細(xì)顆粒物組成，這些細(xì)顆粒物在大氣中的擴(kuò)散和傳輸能力較強(qiáng)，容易在近地層聚集。隨著高度的增加，氣溶膠的有效直徑逐漸增大，尺度譜分布逐漸變寬，這是因?yàn)樵谳^高高度，大粒徑的氣溶膠粒子相對(duì)較多，這些大粒徑粒子在大氣中的沉降速度較快，因此在較高高度更容易被檢測(cè)到。大氣逆溫層結(jié)對(duì)氣溶膠垂直分布有重要影響。當(dāng)逆溫層存在時(shí)，逆溫層以下的大氣較為穩(wěn)定，氣溶膠粒子難以向上擴(kuò)散，導(dǎo)致氣溶膠在逆溫層下大量聚集，數(shù)濃度升高。例如，在近地層出現(xiàn)逆溫層時(shí)，近地層的氣溶膠粒子無法向上擴(kuò)散，只能在逆溫層下積累，使得近地層氣溶膠數(shù)濃度顯著增加。而在逆溫層以上，大氣的擴(kuò)散能力相對(duì)較強(qiáng)，氣溶膠數(shù)濃度相對(duì)較低。2.4.3案例分析以2021年9月3日的飛機(jī)觀測(cè)個(gè)例為例，分析氣溶膠與CCN、云滴濃度的關(guān)系以及氣溶膠對(duì)云微物理過程的影響。在垂直方向上，CCN與氣溶膠數(shù)濃度之間有較好的線性正相關(guān)性。這表明氣溶膠數(shù)濃度越高，能夠活化成為CCN的粒子數(shù)量也越多。然而，氣溶膠活化比率（CCN/Na）較低，低于0.5，說明并非所有的氣溶膠粒子都能輕易活化成為CCN。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，氣溶膠尺度越大、濃度越低越容易活化成為CCN。這是因?yàn)榇蟪叨鹊臍馊苣z粒子具有更大的表面積，更容易吸附水汽，從而滿足CCN的活化條件；而低濃度的氣溶膠粒子在大氣中相互競(jìng)爭(zhēng)水汽的能力較弱，因此更容易活化成為CCN。對(duì)空中CCN的活化譜進(jìn)行擬合表明西北地區(qū)屬于清潔大陸型核譜。這意味著該地區(qū)的CCN主要來源于自然源和少量的人為源，大氣中的氣溶膠粒子相對(duì)較為清潔，與海洋型核譜和污染型核譜有明顯區(qū)別。清潔大陸型核譜的特點(diǎn)是CCN濃度相對(duì)較低，活化譜較為平緩，這反映了該地區(qū)的大氣環(huán)境相對(duì)較為清潔。同高度云內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度與云滴數(shù)濃度和液態(tài)水含量（LWC）之間有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。相比云外，云內(nèi)氣溶膠濃度明顯降低，這是因?yàn)樵谠频男纬蛇^程中，氣溶膠粒子作為云凝結(jié)核，參與了云滴的形成和增長(zhǎng)過程，部分氣溶膠粒子被云滴捕獲，從而導(dǎo)致云內(nèi)氣溶膠數(shù)濃度下降。同時(shí)，云內(nèi)的濕度較高，氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，粒徑增大，也使得氣溶膠數(shù)濃度降低。云滴數(shù)濃度和LWC均增加，有效直徑增大，這是由于氣溶膠粒子作為云凝結(jié)核，促進(jìn)了云滴的形成和增長(zhǎng)，使得云滴數(shù)濃度和LWC增加，云滴的有效直徑也隨之增大。云側(cè)邊界受夾卷混合過程和云滴未過飽和蒸發(fā)的影響導(dǎo)致氣溶膠數(shù)濃度增加和有效直徑增大。在云側(cè)邊界，由于夾卷混合過程，周圍的空氣被卷入云內(nèi)，其中包含的氣溶膠粒子也進(jìn)入云內(nèi)，導(dǎo)致氣溶膠數(shù)濃度增加；同時(shí)，云滴在未過飽和狀態(tài)下蒸發(fā)，使得氣溶膠粒子重新釋放到大氣中，也會(huì)導(dǎo)致氣溶膠數(shù)濃度增加和有效直徑增大。云下氣溶膠與云滴數(shù)濃度之間為線性正相關(guān)關(guān)系，氣溶膠轉(zhuǎn)化為云滴的比率為35%。這表明云下較高濃度的氣溶膠粒子為云滴的形成提供了充足的凝結(jié)核，促進(jìn)了云滴的形成。過飽和度0.6%條件下，云下CCN與云滴數(shù)濃度之間為線性正相關(guān)關(guān)系，CCN轉(zhuǎn)化為云滴的比率為38%。這進(jìn)一步說明在一定的過飽和度條件下，CCN能夠有效地轉(zhuǎn)化為云滴，促進(jìn)云的形成和發(fā)展。通過對(duì)這個(gè)案例的分析可以看出，西北地區(qū)氣溶膠的垂直分布特征對(duì)云微物理過程有著重要影響。氣溶膠作為云凝結(jié)核，參與了云的形成和發(fā)展過程，其濃度、粒徑分布等特征直接影響著云滴數(shù)濃度、云滴粒徑、液態(tài)水含量等云微物理參數(shù)。因此，深入研究西北地區(qū)氣溶膠垂直分布特征及其對(duì)云微物理過程的影響，對(duì)于理解該地區(qū)的天氣和氣候現(xiàn)象具有重要意義。三、影響我國(guó)典型地區(qū)氣溶膠垂直分布的因素3.1氣象條件3.1.1溫度、濕度的影響溫度和濕度是影響氣溶膠垂直分布的重要?dú)庀笠蛩?，它們通過多種物理過程對(duì)氣溶膠的性質(zhì)和分布產(chǎn)生作用。溫度的垂直分布直接影響著大氣的熱力結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響氣溶膠的垂直擴(kuò)散。在近地面，溫度較高時(shí)，大氣的對(duì)流活動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)，這有利于氣溶膠的垂直混合和向上擴(kuò)散。例如，在夏季的午后，太陽輻射強(qiáng)烈，地面受熱升溫，近地面空氣受熱上升，形成對(duì)流運(yùn)動(dòng)，將近地面的氣溶膠粒子攜帶到較高的高度，使得氣溶膠在垂直方向上分布更加均勻。相反，當(dāng)近地面溫度較低時(shí)，大氣趨于穩(wěn)定，對(duì)流活動(dòng)減弱，氣溶膠的垂直擴(kuò)散能力降低，容易在近地面層積聚。在冬季的夜晚，地面散熱快，溫度迅速降低，近地面容易形成逆溫層，逆溫層的存在抑制了大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，使得氣溶膠難以向上擴(kuò)散，導(dǎo)致近地面氣溶膠濃度升高。溫度還會(huì)影響氣溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)是指微小粒子在氣體或液體中由于分子熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)也越活躍，這使得氣溶膠粒子在垂直方向上的擴(kuò)散能力增強(qiáng)。在高溫環(huán)境下，氣溶膠粒子更容易與周圍的空氣分子發(fā)生碰撞和混合，從而在垂直方向上擴(kuò)散到更大的范圍。濕度對(duì)氣溶膠的影響主要體現(xiàn)在吸濕增長(zhǎng)、凝結(jié)和蒸發(fā)等過程。氣溶膠粒子具有一定的吸濕性，當(dāng)大氣中的相對(duì)濕度增加時(shí)，氣溶膠粒子會(huì)吸收水汽，發(fā)生吸濕增長(zhǎng)。吸濕增長(zhǎng)后的氣溶膠粒子粒徑增大，質(zhì)量增加，其沉降速度也會(huì)相應(yīng)加快。在高濕度條件下，氣溶膠粒子可能會(huì)吸收大量的水汽，形成液態(tài)的氣溶膠粒子，甚至發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，形成云霧滴。例如，在霧霾天氣中，大氣相對(duì)濕度較高，氣溶膠粒子吸濕增長(zhǎng)，導(dǎo)致氣溶膠濃度增加，同時(shí)也會(huì)影響氣溶膠的光學(xué)性質(zhì)，使得大氣能見度降低。濕度還會(huì)影響氣溶膠的蒸發(fā)過程。當(dāng)大氣相對(duì)濕度降低時(shí)，氣溶膠粒子中的水分會(huì)逐漸蒸發(fā)，粒徑減小，質(zhì)量減輕，其在大氣中的停留時(shí)間和擴(kuò)散能力也會(huì)發(fā)生變化。在干燥的環(huán)境中，氣溶膠粒子的蒸發(fā)速度較快，濃度可能會(huì)降低。溫度和濕度對(duì)氣溶膠的影響還存在相互作用。在較高的溫度下，大氣能夠容納更多的水汽，使得相對(duì)濕度對(duì)氣溶膠吸濕增長(zhǎng)的影響更加顯著。當(dāng)溫度升高時(shí)，大氣中的水汽含量增加，如果此時(shí)相對(duì)濕度也較高，氣溶膠粒子更容易吸濕增長(zhǎng)，導(dǎo)致氣溶膠濃度和粒徑分布發(fā)生變化。相反，在較低的溫度下，大氣容納水汽的能力降低，相對(duì)濕度對(duì)氣溶膠的影響相對(duì)較小。3.1.2風(fēng)場(chǎng)的作用風(fēng)場(chǎng)在不同高度對(duì)氣溶膠的輸送、擴(kuò)散和混合起著關(guān)鍵作用，同時(shí)風(fēng)切變也對(duì)氣溶膠垂直分布產(chǎn)生重要影響。不同高度的風(fēng)場(chǎng)為氣溶膠的傳輸提供了動(dòng)力。在近地面層，風(fēng)主要受地面摩擦力和地形的影響，風(fēng)速相對(duì)較小且風(fēng)向多變。當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，氣溶膠粒子在近地面的擴(kuò)散速度較慢，容易在排放源附近積聚。在城市中，由于建筑物的阻擋和摩擦，近地面風(fēng)場(chǎng)較為復(fù)雜，導(dǎo)致氣溶膠在局部區(qū)域積累，形成高濃度的污染區(qū)。而當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，近地面的氣溶膠粒子會(huì)被快速輸送到其他地區(qū)，有利于氣溶膠的擴(kuò)散和稀釋。在開闊的平原地區(qū)，較強(qiáng)的近地面風(fēng)可以將工業(yè)排放的氣溶膠迅速吹散，降低局部地區(qū)的氣溶膠濃度。隨著高度的增加，風(fēng)受地面摩擦力的影響逐漸減小，風(fēng)速通常會(huì)增大。高空的風(fēng)場(chǎng)可以將氣溶膠粒子長(zhǎng)距離輸送。在我國(guó)，春季北方地區(qū)的沙塵氣溶膠可以在高空強(qiáng)勁的西北風(fēng)作用下，傳輸?shù)綌?shù)千公里外的南方地區(qū)。這種長(zhǎng)距離的傳輸使得氣溶膠的影響范圍擴(kuò)大，不僅對(duì)源地的空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，還會(huì)對(duì)沿途和受體地區(qū)的氣候、環(huán)境和人類健康造成影響。風(fēng)場(chǎng)還參與了氣溶膠的擴(kuò)散和混合過程。在大氣邊界層內(nèi)，風(fēng)的湍流運(yùn)動(dòng)使得氣溶膠粒子在水平和垂直方向上發(fā)生混合。湍流是指大氣中不規(guī)則的、隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，它可以將不同高度和位置的氣溶膠粒子混合在一起，使得氣溶膠的垂直分布更加均勻。在不穩(wěn)定的大氣條件下，湍流強(qiáng)度較大，氣溶膠的混合和擴(kuò)散更加充分。而在穩(wěn)定的大氣條件下，湍流強(qiáng)度較弱，氣溶膠的混合和擴(kuò)散相對(duì)較慢。風(fēng)切變是指風(fēng)速和風(fēng)向在垂直方向上的變化。風(fēng)切變對(duì)氣溶膠垂直分布有顯著影響。當(dāng)存在較強(qiáng)的風(fēng)切變時(shí)，不同高度的氣溶膠粒子會(huì)受到不同方向和大小的風(fēng)力作用，導(dǎo)致氣溶膠在垂直方向上的分布發(fā)生改變。在低空急流附近，風(fēng)切變較大，氣溶膠粒子可能會(huì)被卷入急流中，隨著急流的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生垂直和水平方向的快速傳輸。風(fēng)切變還會(huì)影響大氣的穩(wěn)定性，進(jìn)而間接影響氣溶膠的垂直分布。較強(qiáng)的風(fēng)切變可能會(huì)導(dǎo)致大氣不穩(wěn)定，促進(jìn)氣溶膠的垂直擴(kuò)散；而較弱的風(fēng)切變則可能使大氣趨于穩(wěn)定，抑制氣溶膠的垂直擴(kuò)散。3.1.3大氣穩(wěn)定度的影響大氣穩(wěn)定度是指大氣在垂直方向上的穩(wěn)定程度，它對(duì)氣溶膠的垂直擴(kuò)散能力有著決定性的影響，不同的大氣穩(wěn)定度條件下，氣溶膠的聚集和分布特征各異。在穩(wěn)定的大氣條件下，大氣的垂直運(yùn)動(dòng)受到抑制。這是因?yàn)樵诜€(wěn)定大氣中，溫度隨高度增加而降低的速率較慢，即氣溫垂直遞減率較小。這種溫度分布使得空氣塊在垂直方向上的浮力較小，難以產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升或下降運(yùn)動(dòng)。氣溶膠粒子在穩(wěn)定大氣中難以向上擴(kuò)散，容易在近地面積聚。在冬季的清晨，地面輻射冷卻迅速，近地面氣溫較低，容易形成逆溫層，此時(shí)大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，氣溶膠粒子被限制在逆溫層以下，濃度逐漸升高，形成高濃度的氣溶膠層。在不穩(wěn)定的大氣條件下，大氣的垂直運(yùn)動(dòng)較為活躍。此時(shí)溫度隨高度增加而降低的速率較快，氣溫垂直遞減率較大?？諝鈮K在垂直方向上受到較大的浮力，容易產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)。氣溶膠粒子會(huì)隨著上升氣流被帶到較高的高度，在垂直方向上分布更加均勻。在夏季的午后，太陽輻射強(qiáng)烈，地面受熱不均，大氣對(duì)流旺盛，氣溶膠粒子被強(qiáng)烈的上升氣流攜帶到高空，使得近地面氣溶膠濃度降低，垂直梯度減小。大氣穩(wěn)定度還會(huì)影響氣溶膠的水平擴(kuò)散。在穩(wěn)定大氣中，水平方向上的湍流運(yùn)動(dòng)較弱，氣溶膠粒子的水平擴(kuò)散速度較慢。這使得氣溶膠在水平方向上的分布相對(duì)集中，容易在局部地區(qū)形成高濃度的污染區(qū)域。而在不穩(wěn)定大氣中，水平方向上的湍流運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，氣溶膠粒子的水平擴(kuò)散速度較快，能夠在更大的范圍內(nèi)擴(kuò)散，使得氣溶膠的水平分布更加均勻。不同的大氣穩(wěn)定度條件下，氣溶膠的聚集和分布特征也有所不同。在穩(wěn)定大氣中，氣溶膠容易在近地面積聚，形成高濃度的氣溶膠層，且垂直梯度較大。這種高濃度的氣溶膠層不僅會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，還會(huì)影響大氣的輻射平衡和能見度。在不穩(wěn)定大氣中，氣溶膠在垂直方向上分布較為均勻，垂直梯度較小。此時(shí)氣溶膠對(duì)空氣質(zhì)量的影響相對(duì)較小，但由于其在較大范圍內(nèi)擴(kuò)散，可能會(huì)對(duì)更廣泛的區(qū)域產(chǎn)生影響。3.2地形地貌3.2.1山脈、高原的阻擋和抬升作用山脈和高原作為特殊的地形地貌，對(duì)氣溶膠的垂直分布有著顯著的影響，其阻擋和抬升作用改變了氣溶膠的傳輸路徑和分布特征。山脈對(duì)氣溶膠的阻擋作用在許多地區(qū)都有明顯體現(xiàn)。當(dāng)攜帶氣溶膠的氣團(tuán)遇到山脈時(shí)，氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)受到阻礙。在山脈的迎風(fēng)坡，氣團(tuán)被迫抬升，由于海拔升高，氣溫降低，水汽容易凝結(jié)，使得氣溶膠粒子作為云凝結(jié)核參與云的形成過程。在喜馬拉雅山脈南坡，來自印度洋的暖濕氣流攜帶大量水汽和氣溶膠粒子，當(dāng)氣流遇到山脈阻擋時(shí)，被迫抬升，形成豐富的云系，氣溶膠粒子在云內(nèi)發(fā)生吸濕增長(zhǎng)、碰并等過程，導(dǎo)致氣溶膠的垂直分布發(fā)生變化。同時(shí)，由于山脈的阻擋，氣團(tuán)在迎風(fēng)坡的運(yùn)動(dòng)速度減緩，氣溶膠粒子在局部地區(qū)聚集，使得迎風(fēng)坡近地面的氣溶膠濃度相對(duì)較高。在山脈的背風(fēng)坡，由于氣流下沉，形成焚風(fēng)效應(yīng)，氣溫升高，相對(duì)濕度降低。這使得云滴蒸發(fā)，氣溶膠粒子重新釋放到大氣中。同時(shí)，背風(fēng)坡的氣流較為穩(wěn)定，不利于氣溶膠的垂直擴(kuò)散，導(dǎo)致氣溶膠在背風(fēng)坡近地面層積聚。在太行山的背風(fēng)坡，來自北方的氣團(tuán)在翻越山脈后，下沉增溫，氣溶膠粒子在近地面聚集，使得該地區(qū)的氣溶膠濃度較高。此外，山脈的阻擋還會(huì)導(dǎo)致氣溶膠的傳輸路徑發(fā)生改變，使得氣溶膠在山脈兩側(cè)的分布出現(xiàn)明顯差異。高原地區(qū)同樣對(duì)氣溶膠的傳輸和垂直分布產(chǎn)生重要影響。以青藏高原為例，其平均海拔在4000米以上，是世界屋脊。高原的存在改變了大氣環(huán)流格局，對(duì)氣溶膠的傳輸和擴(kuò)散產(chǎn)生了獨(dú)特的影響。在青藏高原的邊緣地區(qū)，由于地形的急劇變化，氣流受到強(qiáng)烈的抬升作用。來自周邊地區(qū)的氣溶膠粒子隨著氣流抬升，進(jìn)入高原上空，使得高原地區(qū)的氣溶膠垂直分布呈現(xiàn)出復(fù)雜的特征。在高原的東部邊緣，來自四川盆地等地的氣溶膠粒子在氣流的抬升作用下，被輸送到高原上空，在不同高度上形成氣溶膠層。高原地區(qū)的大氣邊界層高度相對(duì)較低，且大氣較為穩(wěn)定，這使得氣溶膠在高原地區(qū)的擴(kuò)散能力較弱。氣溶膠粒子在高原地區(qū)容易在近地面層積聚，形成高濃度的氣溶膠層。同時(shí)，由于高原地區(qū)的地形復(fù)雜，局地環(huán)流明顯，氣溶膠的傳輸路徑也較為復(fù)雜。在高原的一些山谷地區(qū)，由于地形的阻擋和局地環(huán)流的影響，氣溶膠粒子在山谷內(nèi)聚集，難以擴(kuò)散出去，導(dǎo)致山谷地區(qū)的氣溶膠濃度較高。山脈和高原的阻擋和抬升作用還會(huì)影響氣溶膠的化學(xué)成分。在山脈的迎風(fēng)坡和高原的邊緣地區(qū)，由于云的形成和降水過程，氣溶膠中的水溶性成分（如硫酸鹽、硝酸鹽等）會(huì)被大量清除，使得氣溶膠的化學(xué)成分發(fā)生變化。而在山脈的背風(fēng)坡和高原內(nèi)部，由于缺乏降水的清除作用，氣溶膠中的一些污染物（如黑碳、有機(jī)碳等）會(huì)在大氣中積累，導(dǎo)致氣溶膠的化學(xué)成分更加復(fù)雜。3.2.2平原、盆地的匯聚效應(yīng)平原和盆地地形由于其獨(dú)特的地理特征，對(duì)氣溶膠具有明顯的匯聚效應(yīng)，這種效應(yīng)使得氣溶膠在這些地區(qū)容易聚集，進(jìn)而影響其垂直分布。平原地區(qū)地勢(shì)平坦，地形起伏較小，大氣邊界層相對(duì)較為穩(wěn)定。當(dāng)氣溶膠粒子排放到大氣中后，由于缺乏地形的阻擋和強(qiáng)烈的大氣運(yùn)動(dòng)，氣溶膠粒子在水平方向上的擴(kuò)散速度相對(duì)較慢。在華北平原，廣闊的平原地形使得工業(yè)排放、交通尾氣等產(chǎn)生的氣溶膠粒子在近地面層逐漸積累。特別是在冬季，大氣穩(wěn)定，逆溫現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，氣溶膠粒子難以向上擴(kuò)散，導(dǎo)致近地面氣溶膠濃度升高。據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在華北平原的一些城市，冬季近地面氣溶膠濃度可達(dá)到較高水平，對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。同時(shí)，平原地區(qū)的風(fēng)速相對(duì)較為均勻，這使得氣溶膠粒子在水平方向上的分布相對(duì)較為均勻，但在垂直方向上，由于大氣穩(wěn)定度的影響，氣溶膠粒子主要集中在近地面層。在穩(wěn)定的大氣條件下，近地面層的氣溶膠粒子難以擴(kuò)散到較高的高度，形成了明顯的近地面高濃度氣溶膠層。盆地地形四周高、中間低，形成了一個(gè)相對(duì)封閉的空間。這種地形使得氣溶膠粒子在盆地內(nèi)的擴(kuò)散受到限制。當(dāng)氣溶膠粒子排放到盆地內(nèi)后，由于四周山脈的阻擋，氣溶膠粒子難以向外擴(kuò)散，只能在盆地內(nèi)積聚。在四川盆地，四周被山脈環(huán)繞，地形封閉，工業(yè)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣等產(chǎn)生的氣溶膠粒子在盆地內(nèi)不斷積累。特別是在冬季，由于大氣穩(wěn)定，逆溫現(xiàn)象嚴(yán)重，氣溶膠粒子在盆地內(nèi)的聚集更加明顯，導(dǎo)致盆地內(nèi)的空氣質(zhì)量惡化。盆地內(nèi)的大氣環(huán)流相對(duì)較弱，垂直擴(kuò)散能力有限。在穩(wěn)定的大氣條件下，氣溶膠粒子在垂直方向上的擴(kuò)散受到抑制，主要集中在近地面層。在盆地的底部，氣溶膠濃度往往較高，隨著高度的增加，氣溶膠濃度逐漸降低。同時(shí)，盆地內(nèi)的濕度相對(duì)較高，氣溶膠粒子容易吸濕增長(zhǎng)，進(jìn)一步加重了氣溶膠的污染程度。盆地地形還會(huì)導(dǎo)致氣溶膠粒子在垂直方向上的分布出現(xiàn)分層現(xiàn)象。在盆地內(nèi)，由于大氣穩(wěn)定度的變化和地形的影響，不同高度的氣溶膠粒子可能具有不同的來源和性質(zhì)。在盆地的近地面層，主要是本地排放的氣溶膠粒子，而在較高的高度，可能會(huì)受到長(zhǎng)距離傳輸?shù)臍馊苣z粒子的影響。這種分層現(xiàn)象使得盆地內(nèi)的氣溶膠垂直分布更加復(fù)雜，對(duì)空氣質(zhì)量的影響也更加顯著。3.3污染源分布3.3.1人為污染源人為污染源對(duì)我國(guó)典型地區(qū)氣溶膠垂直分布有著顯著影響，工業(yè)排放、交通尾氣和燃煤等是主要的人為污染源，它們的分布和排放強(qiáng)度在不同地區(qū)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致氣溶膠垂直分布的差異。在我國(guó)，工業(yè)排放是氣溶膠的重要人為來源之一。不同地區(qū)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局不同，使得工業(yè)排放對(duì)氣溶膠垂直分布的影響也各不相同。京津冀地區(qū)是我國(guó)重要的工業(yè)基地，鋼鐵、化工、建材等重工業(yè)發(fā)達(dá)。這些工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)排放大量的氣溶膠粒子，如粉塵、煙塵、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等。例如，唐山作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)，鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的含鐵粉塵和其他污染物，這些氣溶膠粒子在近地面排放后，由于重力沉降和大氣擴(kuò)散作用，在垂直方向上呈現(xiàn)出濃度隨高度遞減的趨勢(shì)。在近地面層（0-1km），由于直接受到工業(yè)排放源的影響，氣溶膠濃度較高；隨著高度增加，大氣的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，氣溶膠粒子逐漸擴(kuò)散稀釋，濃度降低。在2-3km高度以上，工業(yè)排放的氣溶膠粒子濃度相對(duì)較低，但仍能檢測(cè)到一定的濃度，這是由于部分氣溶膠粒子在大氣中通過長(zhǎng)距離傳輸，擴(kuò)散到了較高的高度。長(zhǎng)三角地區(qū)以制造業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為主，工業(yè)排放的氣溶膠成分相對(duì)較為復(fù)雜。除了傳統(tǒng)的粉塵和煙塵外，還包含較多的有機(jī)氣溶膠和揮發(fā)性有機(jī)化合物。上海作為長(zhǎng)三角地區(qū)的核心城市，工業(yè)活動(dòng)密集，其工業(yè)排放的氣溶膠對(duì)周邊地區(qū)的垂直分布產(chǎn)生了重要影響。在上海市區(qū)及周邊，由于工業(yè)企業(yè)眾多，近地面氣溶膠濃度較高，尤其是在工業(yè)園區(qū)附近，氣溶膠濃度可達(dá)到較高水平。在垂直方向上，隨著高度的增加，氣溶膠濃度逐漸降低，但由于該地區(qū)大氣擴(kuò)散條件相對(duì)較好，氣溶膠在垂直方向上的分布相對(duì)較為均勻，垂直梯度相對(duì)較小。珠三角地區(qū)是我國(guó)重要的外向型經(jīng)濟(jì)區(qū)域，電子、服裝、玩具等制造業(yè)發(fā)達(dá)。這些工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)排放一定量的氣溶膠粒子，如有機(jī)氣溶膠、金屬顆粒物等。以廣州和深圳為例，工業(yè)排放的氣溶膠在近地面層有一定的濃度，隨著高度增加，濃度逐漸降低。但由于珠三角地區(qū)受海洋氣候影響較大，海風(fēng)和陸風(fēng)的交替作用使得氣溶膠在垂直方向上的擴(kuò)散和傳輸過程較為復(fù)雜。在白天，海風(fēng)將海洋上相對(duì)清潔的空氣吹向陸地，有利于近地面氣溶膠的擴(kuò)散和稀釋；而在夜間，陸風(fēng)將陸地上的氣溶膠吹向海洋，使得氣溶膠在垂直方向上的分布發(fā)生變化。交通尾氣也是人為污染源的重要組成部分。隨著我國(guó)汽車保有量的不斷增加，交通尾氣對(duì)氣溶膠垂直分布的影響日益顯著。在大城市中，交通擁堵現(xiàn)象較為嚴(yán)重，汽車尾氣排放集中，對(duì)近地面氣溶膠濃度有著重要影響。北京作為我國(guó)的首都，人口密集，機(jī)動(dòng)車保有量巨大。在早晚高峰時(shí)段，交通流量大，汽車尾氣排放大量的氣溶膠粒子，如黑碳、有機(jī)碳、顆粒物等。這些氣溶膠粒子在近地面層聚集，導(dǎo)致近地面氣溶膠濃度升高。在垂直方向上，由于交通尾氣排放高度較低，主要集中在近地面層（0-1km），隨著高度增加，氣溶膠濃度迅速降低。長(zhǎng)三角地區(qū)的城市，如上海、南京等，交通也十分繁忙。交通尾氣排放的氣溶膠粒子在近地面形成一定的污染層。與北京不同的是，長(zhǎng)三角地區(qū)的城市地形相對(duì)平坦，大氣擴(kuò)散條件相對(duì)較好，交通尾氣排放的氣溶膠在垂直方向上的擴(kuò)散相對(duì)較快，垂直梯度相對(duì)較小。但在某些特殊情況下，如靜穩(wěn)天氣條件下，交通尾氣排放的氣溶膠難以擴(kuò)散，會(huì)在近地面積聚，導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化。珠三角地區(qū)的城市，如廣州、深圳等，交通擁堵問題也較為突出。交通尾氣排放的氣溶膠對(duì)近地面空氣質(zhì)量產(chǎn)生了較大影響。由于該地區(qū)氣溫較高，大氣對(duì)流活動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)，交通尾氣排放的氣溶膠在垂直方向上的擴(kuò)散能力相對(duì)較強(qiáng)。但在一些城市的中心城區(qū)，由于建筑物密集，通風(fēng)條件較差，交通尾氣排放的氣溶膠在近地面層聚集，濃度較高。燃煤是我國(guó)北方地區(qū)冬季供暖的主要能源，也是氣溶膠的重要人為來源之一。在冬季，北方地區(qū)大量燃煤取暖，排放大量的氣溶膠污染物，如二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NO?）、顆粒物等。以北京為例，在冬季供暖期，燃煤排放的氣溶膠污染物在近地面層大量積聚，導(dǎo)致氣溶膠濃度顯著升高。在垂直方向上，由于燃煤排放高度較低，主要集中在近地面層（0-1km），隨著高度增加，氣溶膠濃度逐漸降低。但在逆溫層存在的情況下，氣溶膠在逆溫層下積聚，難以擴(kuò)散，導(dǎo)致近地面氣溶膠污染加重。京津冀地區(qū)的其他城市，如石家莊、保定等，在冬季也面臨著嚴(yán)重的燃煤污染問題。這些城市的工業(yè)和居民燃煤排放的氣溶膠污染物在近地面層形成高濃度的污染層，對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。在垂直方向上，氣溶膠濃度隨高度增加而降低，但在逆溫層的影響下，氣溶膠在垂直方向上的擴(kuò)散受到抑制，污染層厚度增加。為了準(zhǔn)確評(píng)估不同污染源對(duì)氣溶膠垂直分布的貢獻(xiàn)比例，通常采用源解析技術(shù)。源解析技術(shù)可以通過分析氣溶膠的化學(xué)成分、粒徑分布等特征，結(jié)合排放源清單和氣象條件，確定不同污染源對(duì)氣溶膠的貢獻(xiàn)。在京津冀地區(qū)，通過源解析研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)排放對(duì)氣溶膠的貢獻(xiàn)比例約為30%-40%，交通尾氣的貢獻(xiàn)比例約為20%-30%，燃煤排放的貢獻(xiàn)比例約為15%-25%，其他污染源（如生物質(zhì)燃燒、揚(yáng)塵等）的貢獻(xiàn)比例約為10%-20%。在長(zhǎng)三角地區(qū)，工業(yè)排放的貢獻(xiàn)比例約為25%-35%，交通尾氣的貢獻(xiàn)比例約為20%-30%，燃煤排放的貢獻(xiàn)比例約為10%-20%，其他污染源的貢獻(xiàn)比例約為20%-30%。在珠三角地區(qū)，工業(yè)排放的貢獻(xiàn)比例約為20%-30%，交通尾氣的貢獻(xiàn)比例約為30%-40%，燃煤排放的貢獻(xiàn)比例約為5%-15%，其他污染源的貢獻(xiàn)比例約為15%-25%。不同地區(qū)的人為污染源分布和排放強(qiáng)度不同，對(duì)氣溶膠垂直分布的影響也存在差異。通過源解析技術(shù)可以準(zhǔn)確評(píng)估不同污染源的貢獻(xiàn)比例，為制定針對(duì)性的污染治理措施提供科學(xué)依據(jù)。在未來的環(huán)境保護(hù)和污染治理工作中，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的污染源特點(diǎn)，采取相應(yīng)的措施，減少人為污染源的排放，改善空氣質(zhì)量。3.3.2自然污染源自然污染源對(duì)氣溶膠垂直分布有著不可忽視的影響，沙塵、火山噴發(fā)和生物源排放等自然過程在不同季節(jié)和地區(qū)呈現(xiàn)出不同的作用，深刻地改變著氣溶膠的垂直分布特征。沙塵是我國(guó)北方地區(qū)重要的自然污染源之一，尤其是在春季，沙塵天氣頻繁發(fā)生，對(duì)氣溶膠垂直分布產(chǎn)生顯著影響。我國(guó)北方地區(qū)靠近沙漠和沙地，如塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠、騰格里沙漠等，這些地區(qū)在特定的氣象條件下，沙塵容易被大風(fēng)揚(yáng)起，形成沙塵氣溶膠。在沙塵傳輸過程中，沙塵氣溶膠在垂直方向上的分布呈現(xiàn)出明顯的特征。在沙塵源地附近，沙塵氣溶膠濃度較高，且在近地面層（0-1km）更為集中。這是因?yàn)樯硥m粒子的初始排放高度較低，主要集中在近地面層，隨著高度增加，沙塵粒子受到重力沉降和大氣擴(kuò)散的影響，濃度逐漸降低。在沙塵傳輸路徑上，沙塵氣溶膠可以被傳輸?shù)捷^高的高度。在強(qiáng)沙塵天氣下，沙塵氣溶膠可以被傳輸?shù)?-5km甚至更高的高度。這是由于強(qiáng)烈的上升氣流將沙塵粒子攜帶到高空，使得沙塵氣溶膠在垂直方向上的分布范圍擴(kuò)大。在傳輸過程中，沙塵氣溶膠的濃度逐漸降低，但在一定高度范圍內(nèi)仍能檢測(cè)到較高濃度的沙塵氣溶膠。不同季節(jié)沙塵對(duì)氣溶膠垂直分布的影響存在差異。在春季，由于冷空氣活動(dòng)頻繁，大風(fēng)天氣較多，沙塵天氣發(fā)生的頻率較高。此時(shí)，沙塵氣溶膠對(duì)氣溶膠垂直分布的影響最為顯著。在春季的沙塵天氣中，近地面層的氣溶膠濃度會(huì)明顯增加，且在較高高度也能檢測(cè)到沙塵氣溶膠的存在，使得氣溶膠垂直分布的垂直梯度減小。在夏季，雖然沙塵天氣相對(duì)較少，但在一些地區(qū)仍可能受到沙塵傳輸?shù)挠绊?。夏季大氣邊界層高度較高，大氣對(duì)流活動(dòng)旺盛，有利于沙塵氣溶膠的擴(kuò)散和稀釋。因此，夏季沙塵對(duì)氣溶膠垂直分布的影響相對(duì)較小，沙塵氣溶膠在垂直方向上的分布較為均勻，濃度相對(duì)較低。在秋季和冬季，沙塵天氣相對(duì)較少，沙塵對(duì)氣溶膠垂直分布的影響也相對(duì)較小。火山噴發(fā)是一種強(qiáng)烈的自然過程，會(huì)向大氣中釋放大量的氣溶膠粒子，對(duì)氣溶膠垂直分布產(chǎn)生重要影響?；鹕絿姲l(fā)產(chǎn)生的氣溶膠粒子主要包括火山灰、二氧化硫、水蒸氣等?；鹕交沂腔鹕絿姲l(fā)的主要產(chǎn)物之一，其粒徑范圍較廣，從幾微米到幾十微米不等?；鹕絿姲l(fā)后，火山灰氣溶膠在垂直方向上的分布受到多種因素的影響，如噴發(fā)強(qiáng)度、噴發(fā)高度、大氣環(huán)流等。在火山噴發(fā)初期，火山灰氣溶膠主要集中在噴發(fā)源附近的低空區(qū)域，隨著時(shí)間的推移和大氣環(huán)流的作用，火山灰氣溶膠會(huì)逐漸向周圍地區(qū)擴(kuò)散，并在垂直方向上分布到不同的高度。在一些大規(guī)模的火山噴發(fā)中，火山灰氣溶膠可以被傳輸?shù)狡搅鲗?，在平流層中停留較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)全球氣候和大氣環(huán)境產(chǎn)生影響?；鹕絿姲l(fā)對(duì)氣溶膠垂直分布的影響在不同地區(qū)也存在差異。在火山噴發(fā)源地附近，火山灰氣溶膠濃度較高，對(duì)當(dāng)?shù)氐臍馊苣z垂直分布產(chǎn)生直接影響。在遠(yuǎn)離火山噴發(fā)源地的地區(qū)，火山灰氣溶膠的濃度會(huì)隨著傳輸距離的增加而逐漸降低，但仍可能對(duì)當(dāng)?shù)氐臍馊苣z垂直分布產(chǎn)生一定的影響?；鹕絿姲l(fā)對(duì)氣溶膠垂直分布的影響還與火山噴發(fā)的類型和規(guī)模有關(guān)。不同類型的火山噴發(fā)產(chǎn)生的氣溶膠粒子的成分和粒徑分布不同，對(duì)氣溶膠垂直分布的影響也不同。大規(guī)模的火山噴發(fā)會(huì)向大氣中釋放大量的氣溶膠粒子，對(duì)氣溶膠垂直分布的影響更為顯著。生物源排放也是自然污染源的重要組成部分，包括植物排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）、花粉、孢子等。這些生物源排放的氣溶膠粒子在不同季節(jié)和地區(qū)的作用存在差異。在植被茂密的地區(qū)，如森林、草原等，植物排放的VOCs是生物源排放的主要成分之一。VOCs在大氣