气溶胶粒子谱及消光系数计算

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第３期（总第７６期）

山 西 气 象

Ｎｏ．３（Ｓｅｒ．７６）

２ｏｏ６年９月

ＳＨＡＮＸＩ ＭＥＴＥ０Ｒ０Ｌ０ＧｌＣＡＬ ＱＵＡＲＴＥＲＬＹ

Ｓｅｐ．２００６

气溶胶粒子谱及消光系数计算

齐冰，杜荣光

（浙江省杭州市气象局，浙江杭州３１０００８）

摘要：本文采用安德森分级采样直接获得的大气气溶胶质量密度换算成数密度。在此基础上，根据气溶胶

数密度谱分布，验证了大气气溶胶的Ｊｕｎｇｅ谱与分段三参数谱相结合的谱模式。并且在得出气溶胶粒子谱基

础上计算了大气气溶胶的散射、消光、吸收系数。

关键词：气溶胶：数密度；消光系数

中图分类号：ＸＩ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—５７３２（２００６）０３—００２５—０３

０ 引言

市ＴＳＰ监测资料分析计算所得的气溶胶折射指数

气溶胶粒子浓度是描述大气气溶胶特性的一

计算了Ａ＝０．５５ ｐ，ｍ处气溶胶的散射、消光、吸收系

个重要物理量，而数密度在气溶胶的物理、化学性

数。这些光学特性参数可以被用来进一步研究大气

质分析计算中经常需要，是作为定量研究大气气溶

气溶胶的辐射气候效应。

胶的作用包括粒子浓度、形态、粒子谱以及化学组

ｌ 气溶胶质量密度与数密度的换算

分分析工作所需要的基本参数之一。此外为了定量

１．１气溶胶的测量方法和仪器

研究大气气溶胶对太阳辐射传输的影响，需要了解 气溶胶样品采用２种仪器测量和采集：

大气气溶胶的光学特性参数。本文根据兰州市２０ｏ２

①ＴＨ一１５０大气采样机，流量１２０ Ｌ／ｍｉｎ，每天

年冬季气溶胶实验结果，通过气溶胶质量密度和数

采样６次，每次采样２ ｈ。

密度换算公式，得出气溶胶粒子谱分布，从而来验

②安德森（Ａｎｄｅｒｓｅｎ）分级采样器，共分９级，见

证大气气溶胶的Ｊｕｎｇｅ谱与分段三参数谱相结合的

表ｌ。

谱模式。并且在此基础上根据东亚大气监测网兰州

表１ 安德森采样分级

级数 Ｏ ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８

粒径范围（ｐ，ｍ） ９．Ｏ—ｌＯ．Ｏ ６．８—９．０ ４．７～５．８ ３．３～４．７ ２．１～３．３ １．１～２．１ Ｏ．６５一１．１ ０．４３—０．６５ Ｏ～０．４３

粒径变化（ｐ，ｍ） １．Ｏ ２．２ １．１ １．４ １．２ １．Ｏ ０．４５ Ｏ．２２ ０．４３

每天采样１次，每次２２ ｈ，采样流量２８．３ Ｌ／ｍｉｎ， 它由气溶胶的化学成分来决定。而气溶胶中的元

并在兰州大学小二楼顶（６ ｍ），松斋楼顶（５０ ｍ）和 素分布又具有谱分布特征，但由于缺少气溶胶的

皋南山顶（６２０ ｍ）３个不同高度采样。 化学组分的资料，很难精确计算气溶胶的质量密度

１．２气溶胶数据分析

Ｐ（ｒ）。所以现在计算气溶胶数密度的关键是如何

本文气溶胶数密度分布及以下的气溶胶谱拟

计算气溶胶的质量密度。

合函数都是假设气溶胶粒子为球形的前提下，将气

本文采用如下公式来计算：

溶胶粒子的数密度分布与质量浓度谱分布ｍ建立

＝

∑ｍ ｉ／∑（ｍ；／ｐ；） ，（２）

如下联系： 式（２）中ｍ；、Ｐ；分别为气溶胶粒子中第 种成分

ｄＮ＝ｍ／［＆３ Ｐ（ｒ）１ｒ ｒ 】

，

（１）

的质量和密度。３个测点的气溶胶粒子谱表明其来

式（１）中质量浓度谱分布ｍ可由Ａｎｄｅｒｓｏｎ采样结 源可以大致认为相同，这样对于同一来源，不同大

果得出，Ｐ（ｒ）是半径为ｒ的气溶胶粒子质量密度， 小的粒子，如果其成分相同，其密度也近似为常

数。据初步计算，在０ ｍ～２ ｍ和２ ｍ～１０ ｍ

收稿日期：２００６—０６—２３

两个粒径间隔内气溶胶的平均密度分别为４．４９６×

作者简介：齐冰（１９８１一 ），男，江西省南昌市人。２００３年毕业

１０ ｋｇ／ｍ 和２．７４×１０ ｋｇ／ｍ 。

于成都信息工程学院环境工程专业，助理工程师。

根据上述方法，计算得出兰大小二楼顶，松斋