准确了解全球和区域尺度上不同气溶胶类型的物理和光学特性，对于评估和研究气溶胶对气候变化的影响至关重要。大气中气溶胶可以被运送到对流层中远离其源的遥远地方，这反过来又改变了它们的光学性质的空间分布；通过气溶胶的垂直结构和空间分布来推断它们的传输机制、发射特征以及气溶胶的柱状上升是很重要的。特别是模拟输运过程中的不确定性是用全球气溶胶模型预测气溶胶分布多样性的主要因素之一。因此，对气溶胶光学性质及其空间和垂直结构的全球观测对于评价它们在大气动力学中的作用具有重要意义。此外，对流层气溶胶的全球垂直分布对于评价全球气溶胶模型尤其有价值，因为它是气溶胶排放、垂直抬升、交换强度和清除过程的结合。

本研究旨在根据气候态数据，以最新视角对全球和区域尺度的2007-2019年不同气溶胶类型的AOD和消光系数的时空分布和垂直结构进行定性与定量的分析。该研究还为其他研究学者提供了全面的气溶胶观测分析事实，以便进行相关的其他研究，例如，卫星反演与模式模拟结果之间的比较。此外，这项研究还特别希望能够改进和限制在全球大气动力学和气候变化方面的建模。

在本项研究中，我们研究的不同气溶胶类型主要包括：总气溶胶（All）、沙漠尘埃（DD）、污染沙尘（PD）和抬升的烟雾（ES）。用于研究的数据来自于用于研究和应用的云-气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测（CALIPSO）。结果表明：陆地上所有类型的全球平均气溶胶光学深度（AOD）的季节分布约为JJA（0.157）> MAM（0.134）> DJF（0.127）> SON（0.124）。这是由于在MAM和JJA的塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠上空的沙尘活动更加频繁。由于DD、ES和PD从气溶胶源运输，海洋区域（特别是下风区域）具有较高的AOD，且与陆地区域具有相同的季节性分布趋势。此外，两个半球的所有气溶胶的平均消光系数（EC）均随各季节高度的增加而减小。在北半球的DJF（JJA），所有气溶胶的最大平均EC为0.0102km−1（0.016km−1），然而在南半球的JJA（SON），白天（晚上）的最大值为0.006km−1（0.008km−1）。此外，DD、PD和ES气溶胶的出现频率在所有季节都分布在整个对流层，但清洁海洋（CM）和污染大陆（PC）大多分布在3 km以下。与以往的卫星数据集版本相比，我们的分析在全球气溶胶光学数据超过十年的季节性和日变化的垂直和空间分布结果中，相对更合理和准确的表征了消光系数，AOD和气溶胶类型，以及最大气溶胶层顶高度等特征。研究结果有利于改进和限制气溶胶模型，以在大气动力学和气候变化中发挥关键作用。

相关成果以“The CALIPSO retrieved spatiotemporal and vertical distributions of AOD and extinction coefficient for different aerosol types during 2007–2019: A recent perspective over global and regional scales”为题发表在Atmospheric Environment，论文第一作者为沙漠所潘红林博士。该研究得到国家自然科学基金及中国沙漠气象科学研究基金支持。

原文信息： Pan H, Huang J*, Kumar K R, et al. The CALIPSO retrieved spatiotemporal and vertical distributions of AOD and extinction coefficient for different aerosol types during 2007–2019: A recent perspective over global and regional scales[J]. Atmospheric Environment, 2022, 274: 118986.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.118986

图1 南北半球总气溶胶消光系数不同季节白天与夜间垂直分布及日较差

图2 全球总气溶胶和沙尘气溶胶白天与夜间的年际变化