基于空地观测资料的大气气溶胶、云凝结核物理化学特性研究

利用大量现有京津冀地区飞机和地面观测气溶胶及云凝结核资料，结合本项目中计划进行的北京地区气溶胶（包括细粒子）化学成分与云凝结核的对比观测结果；综合分析气溶胶与云凝结核的关系，系统深入研究气溶胶与云凝结核的时空分布特征；给出京津冀地区不同天气背景、不同季节、不同下垫面条件下气溶胶与云凝结核的参数化关系（即云凝结核活化率）；研究气溶胶细粒子不同尺度条件下的化学特性；通过与云凝结核地面观测对比，初步研究气溶胶化学成分对云凝结核形成的影响。

利用大量现有京津冀地区飞机和地面观测气溶胶及云凝结核资料，结合本项目中进行的北京地区气溶胶（包括细粒子）与云凝结核的对比观测结果，本项目得到以下主要成果：.1）综合分析了气溶胶与云凝结核的关系，系统深入研究气溶胶与云凝结核的时空分布特征：根据地面观测详细分析了气溶胶和云凝结核的日变化及谱分布规律；建立了PM10和PM2.5质量浓度和数浓度间的相互关系；得到了不同过饱和度条件下，气溶胶活化为云凝结核的活化效率（即CCN与气溶胶数浓度的比值）。分析结果表明，气溶胶在观测地点以细粒子为主，平均质量密度谱呈双峰型分布，数密度谱趋于线性分布，基本属于Junge分布；过饱和度为0.3%时，CCN日变化夏季为单峰型，冬季为双峰型分布，平均值冬季高于夏季。利用飞机观测数据，研究了春、秋季节华北地区不同下垫面（山前平原、坝上高原、海面）大气气溶胶与过饱和度（S）在0.3%条件下云凝结核（CCN）的时空分布特征：积聚模态气溶胶数浓度秋季大于春季，而CCN数浓度春季大于秋季，这说明小于100nm的细粒子气溶胶数浓度春季较高，且春季有更好的活化特征；山前平原气溶胶的活化率在春季高于秋季；水面上活化率略高于山前平原上空；坝上高原边界层以上气溶胶活化率很低；并拟合了气溶胶和CCN的垂直负E指数变化特征。.2）给出了京津冀地区不同天气背景、不同季节、不同下垫面条件下气溶胶与云凝结核的参数化关系（即气溶胶活化率）：夏季和冬季CCN活化谱满足指数变化规律（NCCN(S) = CSk），拟合参数C和k平均值分别为16821和0.705；不同过饱和度条件下，活化效率也满足指数变化规律(y=a*xb),a和b分别是1.05和0.49。总结了华北地区大陆性气溶胶和CCN的空间参数化模型（包括气溶胶和CCN的垂直分布规律、以及过饱和度为0.3%条件下气溶胶活化为CCN的活化效率），分析表明观测气溶胶的活化效率在垂直方向上变化不明显，这说明活化效率反映的是区域大气气溶胶的物理化学特性以及对应的大气特征条件；总平均活化率为0.66，春季为0.70，秋季为0.53。.3）分析了包含纳米级气溶胶的粒径分布特征，初步分析气溶胶细粒子对CCN的影响。.根据项目计划实际实施情况看，本项目计划总体实施情况良好，研究工作基本上按计划进行,完成了研究任务。