大气物理气气溶胶

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1、 2.6 大气气溶胶大气气溶胶 气溶胶气溶胶原意原意是指悬浮在气体中的固体和是指悬浮在气体中的固体和 （或）液体微粒与气体载体组成的多相体系。（或）液体微粒与气体载体组成的多相体系。 大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子，例如大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子，例如 尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由 水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。 所以可以把所以可以把空气空气看成是一种看成是一种气溶胶气溶胶。 习惯上大气习惯上大气气溶胶气溶胶是指大气中悬浮着是指大气中悬浮着 的各种的各种固态固态和和液态液态

2、粒子。粒子。 包括霾、飘尘、烟雾、冰晶、云雾滴、包括霾、飘尘、烟雾、冰晶、云雾滴、 雨滴、雨滴、 雪花、霰、冰雹等。雪花、霰、冰雹等。 空气中这些粒子的浓度很低，它们的存在并不影响空气空气中这些粒子的浓度很低，它们的存在并不影响空气 的动力学特征，同时粒子又具有独立于空气的物理化学特性，的动力学特征，同时粒子又具有独立于空气的物理化学特性，这些都是我们所需关注和研究的。这些都是我们所需关注和研究的。 云雾滴、云雾滴、 雨滴、雪花、霰、冰雹等水质物的粒子将在雨滴、雪花、霰、冰雹等水质物的粒子将在大气物理学大气物理学中详细叙述，本节只简单介绍其他中详细叙述，本节只简单介绍其他固体固体大气大气气溶胶

3、粒子的基本状态。气溶胶粒子的基本状态。 2.6.1 气溶胶粒子的谱分布气溶胶粒子的谱分布 气溶胶粒子的气溶胶粒子的谱分布谱分布是指对应于不同半径的是指对应于不同半径的 气溶胶粒子浓度的分布。气溶胶粒子浓度的分布。 一、气溶胶粒子的一、气溶胶粒子的分类分类按尺度大小对气溶胶粒子的分类：按尺度大小对气溶胶粒子的分类：（空气动力学等效半径）（空气动力学等效半径） 爱根核爱根核（半径（半径r0.1mr0.1m） 大粒子大粒子（0.1m r 1m 0.1m r1mr1m）小离子小离子（半径（半径r0.005mr0.005mr0.005m） 按在空中停留时间对气溶胶粒子的分类：按在空中停留时间对气溶胶粒子

4、的分类： 降尘：降尘：( (直径直径D10m)D10m) 飘尘飘尘：( (直径直径D10m)D 海洋上海洋上城市城市 乡村乡村低空低空 高空高空阴天阴天 晴天晴天晚间晚间 白天白天冬季冬季 夏季夏季 海洋上（海洋上（10103 3个个/cm/cm）城市（）城市（10105 5个个/cm/cm）乡村（）乡村（10104 4个个/cm/cm）降水可以清除气溶胶粒子的降水可以清除气溶胶粒子的80%-90%80%-90%，能见度转好，空气清新。，能见度转好，空气清新。 气溶胶粒子气溶胶粒子浓度浓度的的垂直分布垂直分布： 对流层对流层中气溶胶粒子浓度随高度按指数减小，中气溶胶粒子浓度随高度按指数减小，

5、对流层顶达到最小。对流层顶达到最小。 平流层平流层中气溶胶中气溶胶 粒子浓度又有些粒子浓度又有些 增加，在增加，在20km20km左左 右出现一个气溶右出现一个气溶 胶层。胶层。 2.6.2 气溶胶粒子的来源气溶胶粒子的来源 气溶胶粒子的来源很广，有自然的，也有人为的。气溶胶粒子的来源很广，有自然的，也有人为的。 一、土壤、岩石风化及火山喷发的尘埃一、土壤、岩石风化及火山喷发的尘埃 如如1991.61991.6非律宾皮纳图博强火山爆发非律宾皮纳图博强火山爆发 二、烟尘及工业粉尘二、烟尘及工业粉尘 人类活动产生的人类活动产生的气溶胶粒子的浓度有明气溶胶粒子的浓度有明显的显的日变化日变化：清晨清晨

6、，浓度最大；，浓度最大； 中午前后中午前后，浓度最小，浓度最小 黄昏黄昏，浓度又增加；，浓度又增加； 夜间夜间，浓度再次减小。，浓度再次减小。 三、海沫破裂干涸成核三、海沫破裂干涸成核 海沫破裂产出海盐水滴，蒸发干涸形成巨核海沫破裂产出海盐水滴，蒸发干涸形成巨核 和爱根核。和爱根核。 四、气四、气-粒转化粒转化 爱根核由大气中微量气体转化而来。如爱根核由大气中微量气体转化而来。如so2经光化经光化 学氧化作用，高温下能生成硫酸盐微滴，蒸发后成为学氧化作用，高温下能生成硫酸盐微滴，蒸发后成为硫酸盐质点。硫酸盐质点。 五、微生物、孢子、花粉等有机物质点五、微生物、孢子、花粉等有机物质点 六、宇宙尘

7、埃六、宇宙尘埃 如流星如流星 2.6.3 气溶胶粒子在大气过程中气溶胶粒子在大气过程中 的作用的作用 一、在云雾降水中的作用一、在云雾降水中的作用 气溶胶粒子起着气溶胶粒子起着凝结核凝结核、冰核冰核、凝冻核凝冻核、凝华凝华核核 的作用，使云雾滴能够产生并长大，形成云雾降水。的作用，使云雾滴能够产生并长大，形成云雾降水。 二、对大气辐射过程的影响二、对大气辐射过程的影响气溶胶粒子能吸收和散射太阳辐射，削减到达地面气溶胶粒子能吸收和散射太阳辐射，削减到达地面的能量，的能量，减低低层大气的温度减低低层大气的温度。另一方面，气溶胶粒子吸收了太阳能量，本身得到增另一方面，气溶胶粒子吸收了太阳能量，本身得

8、到增温，并通过大气运动传输热量，温，并通过大气运动传输热量，提高高层大气的温度提高高层大气的温度。 三、对大气光学特性的影响三、对大气光学特性的影响 气溶胶的大粒子对太阳光的散射和吸收气溶胶的大粒子对太阳光的散射和吸收影响影响 大气能见度大气能见度，天空颜色天空颜色。 四、对大气电学特性的影响四、对大气电学特性的影响由于宇宙射线等的作用，大气低层存在离子，晴天由于宇宙射线等的作用，大气低层存在离子，晴天大气电场方向向下。小离子被爱根核吸附成为大离子，大气电场方向向下。小离子被爱根核吸附成为大离子，在电场作用下形成垂直方向的传导电流。在电场作用下形成垂直方向的传导电流。 五、在大气化学过程中的作用五、在大气化学过程中的作用气溶胶粒子在大气的许多化学过程中起作用，造成气溶胶粒子在大气的许多化学过程中起作用，造成严重的大气污染事件。严重的大气污染事件。如阳伞效应如阳伞效应 大气气溶胶的阳伞效应大气气溶胶的阳伞效应 思考题：思考题： 1、什么是大气气溶胶？它在哪些大什么是大气气溶胶？它在哪些大 气过程中有重要作用？如果假想大气中气过程中有重要作用？如果假想大气中 完全没有大气气溶胶，地球环境会有什完全没有大气气溶胶，地球环境会有什 么变化？么变化？