帕米尔高原与塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶理化特征对比观测研究

Dust aerosol plays an important role in global climate change. The research of dust aerosol physicochemical characteristics has become the focus of atmospheric environmental science. This project contrapose problems about dust aerosol distribution, particle spectrum structure, radiation chararcteristic, chemical composition and source apportionment of Pamirs plateau in central Asia and the second biggest liquidity desert-Taklimakan desert and its' surrounding areas. Based on advanced aerosol observation methods and laboratory analysis technique, along the east irrigation weather path of the Tarim Basin, we develop dust aerosol physical and chemical observation test in Tikanlik of desert east, Minfeng of desert south, Kaxgar of desert west and Tashkurgan and Khunjerab Port in Pamirs plateau. Analysis dust aerosol concentration and particle size distribution, give dust aerosol particles spectrum vertical structure in plateau and desert, analysis plateau and desert dust aerosol radiation effect, determine dust aerosol soluble ion components, single particles microstructure and elemental composition, study the influence of pneumatic-conveying in different weather system to the source of dust aerosol in plateau and desert, explain dust aerosol transportation flux in sand-dust weather process from desert to plateau area, and we hope to provide support for regional sandstorm forecast model parameter improvement and dust aerosol low transmission research in the Tarim basin.

沙尘气溶胶在全球气候变化中扮演着重要角色，有关沙尘气溶胶理化特征研究已成为大气环境科学关注的热点问题。 本项目针对中亚地区帕米尔高原与世界上第二大流动性沙漠-塔克拉玛干及沙漠周边地区沙尘气溶胶分布、粒子谱结构、辐射特性、化学组分、源解析等问题，基于先进的气溶胶观测手段及实验室分析技术，沿塔里木盆地东灌天气路径，对沙漠东部铁干里克、腹地塔中、南缘民丰及西部喀什与帕米尔高原塔什库尔干和红其拉甫口岸开展沙尘气溶胶理化观测试验。分析沙尘气溶胶质量浓度与粒径分布，给出高原与沙漠地区沙尘气溶胶粒子谱垂直结构，解析高原与沙漠沙尘气溶胶辐射效应，确定沙尘气溶胶可溶性离子组分、单颗粒微观形貌、元素组成，探讨不同天气系统气流输送对高原及沙漠地区沙尘气溶胶来源的影响，解译沙尘天气过程由沙漠向高原地区沙尘气溶胶输送通量,可望为区域沙尘暴预报模式参数改进和塔里木盆地内沙尘气溶胶的低空输送研究提供支撑。

塔克拉玛干沙漠沙尘输送是全球物质输送、循环的重要组成部分。本项目基于先进的气溶胶观测手段以及实验室分析技术，依靠观测站点自然海拔变化优势，分析高原与沙漠地区沙尘气溶胶理化特征，沙尘气溶胶辐射效应，以此进一步探讨不同天气系统气流输送对高原与沙漠地区沙尘气溶胶来源的影响，解译沙尘天气过程由沙漠向高原地区气溶胶输送通量。在项目实施过程中，围绕本课题主要得到以下结论：（1）通过塔里木盆地特殊地形和天气学原理的分析，从大气环流的角度来深入探讨盆地与帕米尔高原沙尘形成的原因，通过塔克拉玛干沙漠特殊地形的阐述及沙尘个例的分析，使得塔克拉玛干沙漠传输机制更为清晰。（2）通过塔克拉玛干沙漠大范围沙尘气溶胶观测及表层土采集试验的开展，比较沙漠与高原沙尘理化特性的差异，进一步得出除沙尘浓度与粒径谱差异外，反应出盆地不同区域环流背景的不同，在沙尘输送过程携带一定程度的污染物质。塔克拉玛干沙漠光学特性的研究也进一步证实了以上结论，塔克拉玛干沙漠主要受沙尘气溶胶的影响，但由于受到不同路径污染气团的影响，沙尘天气期间受来自周围大量沙尘的混和作用，会在一定程度上掩盖该地区沙尘颗粒的局地特征（包括地表释放和污染排放），区域大气环境可归于沙尘及污染源的长距离输送、地表释放及本地原有携带污染物的气团交替前后叠加。（3）通过对沙尘天气过程敏感性实验分析，帕米尔高原的存在对盆地内的环流形势有重要的作用，当冷空气翻越帕米尔高原进入南疆盆地，在高空上处于快速减弱东移状态，会向东南方爆发形成大风。同时在东灌天气引起的沙尘过程中，能够在地形的抬升作用下，向对流层高层输送沙尘颗粒。本项目研究为区域沙尘暴预报模式参数改进和塔里木盆地内沙尘气溶胶的低空输送研究提供支撑。