新疆干旱區氣溶膠間接效應區域性分析

張 喆,丁建麗*,王瑾杰,3,何寶忠(1.新疆大學資源與環境科學學院,新疆 烏魯木齊 830046；2.綠洲生態教育部重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆交通職業技術學院,新疆 烏魯木齊 831401)

新疆干旱區氣溶膠間接效應區域性分析

張 喆1,2,丁建麗1,2*,王瑾杰1,2,3,何寶忠1,2(1.新疆大學資源與環境科學學院,新疆 烏魯木齊 830046；2.綠洲生態教育部重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆交通職業技術學院,新疆 烏魯木齊 831401)

利用MODIS氣溶膠和云資料以及實測的降水數據,可從宏觀角度分析新疆區域氣溶膠時空分布特征,研究氣溶膠與云和降水之間的相互影響關系.結果表明:近十年來受區域暖-干趨勢的轉變影響,新疆地區氣溶膠光學厚度空間分布呈現顯著的區域性和季節性差異;南疆地區氣溶膠光學厚度整體高于北疆地區,春、夏高,秋、冬低,整體呈現增加趨勢,其中,北疆地區氣溶膠光學厚度變化程度相對較為顯著;受氣候變化和顆粒粒徑差異影響,新疆干旱區云光學厚度與氣溶膠光學厚度呈負相關變化趨勢,相關系數北疆地區高于南疆地區;云水路徑受溫度、濕度影響較大,對氣溶膠光學厚度的變化的敏感程度北疆大于南疆,夏季最高,冬季最低;氣溶膠光學厚度與云滴粒子有效半徑關系復雜,受水汽影響較大,在云層含水量較低的情況下,云滴粒子有效半徑與氣溶膠光學厚度呈負相關,說明在干燥地區或季節,氣溶膠的增加,抑制云滴粒子的增長;整體來看,新疆干旱區氣溶膠的增加抑制了區域降水的形成.

氣溶膠；云微物理參量；降水；氣候變化

全球氣候系統(如溫度、濕度、水汽壓、云量和風速等)的變化對地理環境的干濕狀態及區域氣溶膠的時空分布產生重要影響[1-2].作為大氣中的主要污染物,氣溶膠一方面通過吸收和散射太陽福射,直接影響地氣系統的輻射平衡[3-6],另一方面還可作為云凝結核,通過改變云的物理和微物理特征影響降水[7-9],繼而影響全區氣候.因此,利用遙感技術及時獲取不同時空尺度下的氣溶膠濃度變化規律,分析其對云、降水形成的相互作用關系,不僅有利于認知大氣污染的現狀,評估其對生態環境的影響,認識氣溶膠排放特征及其與環境氣候變化的關聯,還可為展開具有針對性的區域性調控措施提供科學參考.

氣溶膠在大氣中存在時間較短,其濃度受到排放源強度、地形條件和氣象因素的影響,具有顯著的時空變異性[10],在一定時間和空間范圍內進行外場實驗所獲取的數據,只能提供一些個例研究結果.衛星資料可以提供長時間序列的對地觀測數據,使得宏觀尺度上評估氣溶膠-云-降水間相互影響關系成為了可能.晏利斌等[11]認為氣溶膠光學厚度和云量之間存在顯著正相關關系,氣溶膠光學厚度的增加使得云滴粒子有效半徑的減小從而造成云量增多;Nakajima等[12]發現氣溶膠光學厚度和云有效半徑呈現明顯的負相關關系;Tang等[13]發現在陸地上空云滴粒徑與氣溶膠光學厚度呈正相關,而在海洋上空呈負相關;Zhao等[14]提出氣溶膠與降水之間存在正反饋機制,即氣溶膠增加-降水減少-氣溶膠更多;Li等[15]以美國南部平原為研究區,發現當云水含量較高時,隨著氣溶膠濃度的增多,云滴粒子也會增大,繼而使得降水增加,而當云水含量較低時,氣溶膠濃度的增多,云滴有效半徑會變小,從而對降水產生抑制作用;石睿等[16]通過統計中國四個典型地區夏季氣溶膠、云、降水的時空分布特征發現,氣溶膠光學厚度與云光學厚度和云水路徑呈正相關,在相對濕度較低情況下,與云滴有效粒子半徑呈負相關;陳艷[17]提出沙塵氣溶膠減弱云的輻射強迫,抑制了云的冷卻作用;陳宇[18]針對西北地區春季沙塵和非沙塵天氣的統計,發現沙塵天比非沙塵天云滴粒子有效半徑減小,而云水路徑和光學厚度增大.

新疆地處干旱半干旱氣候區,位于氣候變化敏感帶,是水資源缺乏最嚴重的地區之一,也是沙塵氣溶膠貢獻度較大的區域,沙塵氣溶膠通過何種途徑與機制影響云和降水,進而影響干旱區氣候是一個重要的科學問題.針對該地區上空氣溶膠光學特性以及空中水資源的全面了解,對該區域氣候變化研究和人類生產生活具有重要的現實意義.本文通過多種衛星產品長期觀測資料結合氣象站點所提供的實測氣象數據,在區域氣候變化的基礎上討論新疆干旱區氣溶膠時空分布規律,分析南、北疆地區云微物理特性對氣溶膠的敏感性以及它們的后繼效應對降水的作用,探討氣溶膠增加對降水產生的可能影響.

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆地處我國西北內陸,遠離海洋,屬典型溫帶大陸性氣候,冬冷夏熱,氣候干燥,降水稀少,年降水量多在150mm以下,沙漠、戈壁廣布,沙塵物質及其豐富,風蝕強烈[19].由于人口增加,過度的土地開發等人類活動誘發的土地荒漠化帶來一系列生態環境問題,植被退化、荒漠化加劇、沙塵天氣頻發,生態環境惡化迅速,嚴重制約了當地經濟發展和西部大開發戰略的實施[20-21].粉塵以氣溶膠顆粒的形式向下游地區輸送,長期懸浮的氣溶膠顆粒可通過改變云的理化特性,對區域降水和全區域的氣候變化產生直接影響,對下游地區的綠洲農業發展以及荒漠區植被的生長產生間接的影響,對干旱區綠洲生態安全產生嚴重威脅.

1.2 數據源與方法

1.2.1 中分辨率成像光譜儀(MODIS) 新疆干旱區地處沙漠或半荒漠地帶,故本文選取 Aqua衛星的大氣三級標準數據,包括月平均和日平均全球氣溶膠光學厚度資料(Aerosol Optical Depth, AOD),此數據集采用的 Deep Blue 算法對暗像元法有很好的互補性,可以獲得亮地表地區的氣溶膠光學厚度.此數據集還提供云光學厚度資料(Cloud Optical Depth, COD),云水路徑資料(Cloud Water Path, CWP),云滴有效粒子半徑資料(Cloud Effective Radius, CER)等,其中CER分為冰云(Cloud Effective Radius Ice, CERI)和水云(Cloud Effective Radius Water, CERW)兩種情況,水平分辨率為 1°×1°[22].

1.2.2 氣象數據 氣象數據資料來源于新疆地區56個氣象站點所提供的平均氣溫、日照時數,降水量,水汽壓,風速等資料(站點分布見圖 2A),為與氣溶膠和云資料數據相匹配,資料選取2002～2012年月數據.

1.2.3 熱帶降水測量計劃TRMM 新疆地區氣象站點稀少,地形復雜,常規的站點監測的降水數據不能很好的反映降水的空間特征.遙感降水產品能反映降水的時空分布變化,對于資料稀缺的西北干旱區生態水文研究有重大意義.TRMM是美國和日本合作的降水測量計劃,其搭載的 PR降水雷達可以提供 50°S～50°N范圍內的降水信息[23].本文采用了 3B43數據集的月平均降水資料產品,水平分辨率為0.25°×0.25°.

TRMM降水數據在干旱區精度并不理想,但偏差在時間和空間上具有一定的規律性.相關學者的研究表明,TRMM數據對降水事件的發生頻率和降水量的估計月時間尺度比日時間尺度更為準確[24-25],因此,本文利用氣象站點的實測月降水數據(新疆地區 56個氣象站點提供的月降水數據,數據包括 2002～2012年月降水數據),采用偏差分布規律、加法修正相結合對中亞地區TRMM數據進行了校準處理[26].

2 結果與分析

2.1 氣象要素對氣溶膠時空分布的影響

2.1.1 氣象條件概述 據 IPCC報告,氣候變化是指一段時間(一般持續10a或更長時間)氣候狀態的變化[27].對同一地區而言,在污染源相對穩定的情況下,氣溶膠濃度的不同主要是由于氣象條件的不同所致.其中,溫度、相對濕度、水汽壓、風速、降水等氣象條件對大氣污染物的影響主要體現在對污染物的擴散、輸送、積聚和沖刷作用等方面,云量的變化是影響日照時間的關鍵因素.

由圖 1可見,受全球變暖背景影響,新疆2002～2012年間年平均溫度呈現非線性上升趨勢,南疆整體高于北疆;南疆地區以上升為主,北疆地區在2007年前后氣候狀態有明顯轉換,表現為先升后降,這是因為北疆地區受西風環流影響和西伯利亞高壓控制,再加之人類活動,溫度變化趨勢存在區域差異性.

圖1 2002～2012年間新疆地區氣象要素及氣溶膠變化Fig.1 Variation characteristics of meteorological elements and AOD over 2002～2012

風速條件是近地面氣溶膠分布特征的主要影響因子之一.新疆地區近10a間年平均風速呈現顯著下降趨勢;北疆地區以每年 0.027m/s的速度下降,10a間下降0.298m/s,南疆地區以每年0.022m/s的速率下降,11年間下降 0.239m/s,北疆地區下降幅度明顯大于南疆地區;南、北疆地區年平均風速與年平均氣溫之間存在明顯的負相關性,相關系數為0.692,且通過0.05置信度檢驗,說明氣溫的上升在一定程度上會影響風速減弱.

10年間南、北疆地區AOD呈現上升趨勢,與之對應的水汽壓和相對濕度則呈現穩步下降的趨勢;AOD較高的南疆地區年平均溫度較高,相對濕度較低,而 AOD較低的北疆地區年平均溫度較低,相對濕度較高,說明吸收型氣溶膠的增加,不僅會造成非絕熱加熱,同時也有助于相對濕度的降低.

日照時間增加可能與相對濕度和云量減小有關.10年間南、北疆地區日照時數則呈現上升趨勢,日照時數和云光學厚度相關性達到-0.397,且通過0.05置信度檢驗;南疆地區日照時數整體高于北疆地區.

2.1.2 氣溶膠時空分布 受下墊面狀況和氣候條件的影響,新疆地區AOD空間分布呈現顯著的季節性和地域性差異(圖 2).量值上表現為春季(0～1)＞夏季(0～0.791)＞冬季(0～0.417)＞秋季(0～0.372).這是因為春季沙塵天氣頻繁,導致區域AOD整體偏高,此時氣溶膠粒徑較大[28-29];夏季由于溫度升高、濕度增加、水平風速偏小,工業污染和交通排放量的增加,北疆地區污染物受地形影響呈局部聚集現象,氣溶膠以細粒子為主[30],南疆地區受夏季塵卷風的影響,仍處于氣溶膠高值階段;秋季氣候干爽,冷空氣入侵頻繁,空氣結構穩定,AOD整體下降且呈擴散狀態;冬季時期由于下墊面被積雪覆蓋,不易起塵,且積雪使得地表反照率增加,增大了AOD反演難度,甚至造成部分區域的數據空缺現象,從而導致冬季AOD整體偏低;冬季量值范圍大于秋季,這是由于冬季化石燃料的燃燒,對AOD產生了一定影響.

圖2 2002～2012年氣溶膠光學厚度季節性分布Fig.2 Spatial and seasonal distribution of AOD during 2002～2012

AOD分布受下墊面狀況影響顯著,高值區多分布于荒漠地區、盆地,低值區主要分布于海拔相對較高的山區.統計 2002～2012年新疆地區AOD年平均值發現,全年AOD高值區域主要集中于南疆的塔里木盆地和北疆的艾比湖流域下風向.塔里木盆地受下墊面狀況(沙漠)影響,春、夏兩季起沙較為頻繁,且由于地形原因,內部風速較小,水平擴散相對較弱,使得氣溶膠集中于此.2002～2012年間此區域 AOD變化較為平穩,這是由于塵源地上空AOD主要受下墊面狀況變化的影響,在下墊面狀況變化不明顯的情況下,AOD年變化也較為平穩.艾比湖流域下風向區域 AOD年均值較為接近,且整體呈現上升趨勢,說明其上游艾比湖流域土壤退化對下游地區AOD有著直接影響.

為了分析新疆地區AOD的季節性變化特征,以天山為分界劃分南、北疆區域,分別統計10年間南北疆區域四季均值和增幅(表 1).總體而言,新疆地區 AOD表現為春、夏高,秋、冬低,整體呈現增加趨勢;受下墊面狀況影響,全疆范圍內AOD分布地域性區別明顯,AOD年均值南疆高于北疆,增幅北疆大于南疆.

表1 2002～2012年新疆地區四季氣溶膠年均值及變化趨勢Table 1 Annual variability of aerosol in all seasons in Xingjiang during 2002～2012

北疆地區四季均值在 0.132～0.207范圍內,對于季節變化的敏感性不強;相對于季節性變化,北疆地區 10年間年際變化幅度明顯,其中,年增幅 夏 (3.420%)＞春 (2.609%)＞冬 (2.285%)＞秋(1.455%).南疆地區氣溶膠光學厚度季節性差異較大,均值春(0.610)＞夏(0.271)＞冬(0.180)＞秋(0.151);塔克拉瑪干沙漠占據南疆區域絕大部分面積,下墊面變化較為穩定,起沙季節變化較強,年際變化較弱,年增幅夏(-2.734%)＞春(0.909%)＞冬(0.499%)＞秋(0.134%),整體小于北疆地區.

除了夏季南、北疆地區AOD呈相反的增長趨勢,且全區整體表現出減小趨勢外,新疆全區10年間南、北疆地區及全區均呈現增長趨勢.夏季時期,新疆地區 AOD變化趨勢與南疆地區保持一致,表明南疆地區作為全疆最大的沙塵源區主導了全疆的沙塵氣溶膠排放量.

2.2 氣溶膠-云-降水的相互關系

云微物理參數主要包括COD、CWP、CERI和CERW等為了減小天氣系統和衛星數據缺失的影響,本文對數據進行篩選,遵循同一時段內AOD和COD、CER、CWP、TRMM降水數據同時不缺測的采樣原則進行數據統計,將氣溶膠光學厚度的間隔在 0.05 以內的劃分為一檔,分析AOD和COD、CER、CWP和降水的關系.

2.2.1 氣溶膠與云光學厚度 COD表征云系垂直方向厚實程度,是指整個路徑上云消光的總和.氣溶膠粒子作為云凝結核的主要來源,影響云的形成.云凝結核濃度伴隨著氣溶膠粒子濃度的增加而增大,而過厚的云層干擾勢必會影響到氣溶膠的遙感監測,所以COD與AOD之間有著密不可分關系.過厚的云層干擾勢必會影響到氣溶膠的遙感監測,所以在數據篩選的時候,排除了云量較大的情況,選擇云量在 80%以下的數據作為有效數據.

新疆地區10年間COD整體表現出下降趨勢,且夏季變化較小,增幅為-0.061%,冬季最大,增幅為-2.173%.由圖3、表2可知,不同季節、不同下墊面狀況下,COD與AOD二者的關系存在一定差異.春、夏兩季隨著 AOD的增大,南、北疆地區 COD均呈現減小趨勢,相關系數在 0.66以上,且通過了0.05水平上顯著性檢驗,二者相關性較好;秋、冬兩季南、北疆地區呈現不同的變化趨勢,北疆地區隨著 AOD的增加,COD減小,南疆地區隨AOD的增加,COD呈上升趨勢,但趨勢微弱,相關性較低.整體而言,新疆干旱區 COD與AOD呈負相關變化趨勢.北疆地區AOD與COD 相關性(0.532～0.904)整體高于南疆地區(0.300～0.737).這是因為作為典型的沙塵源區,南疆地區全年AOD較高,且相對于北疆地區,南疆地區氣候更加干旱,蒸發小,空氣濕度較小,氣溶膠顆粒物以粗粒子為主,抑制云形成,而從而導致 AOD與COD相關性較低.

圖3 不同季節下氣溶膠光學厚度與云光學厚度相關性Fig.3 Correlation of AOD and COD in all seasons

表2 變化趨勢及相關系數*Table 2 Trends and correlation coefficients between AOD, COD and CWP

2.2.2 氣溶膠與云水路徑 CWP是衡量云層含水量的參數,受云量、溫度、濕度、地面水汽壓影響較大,不同季節、不同地區都存在顯著差異,與AOD二者的關系較為復雜.

受氣候條件區域性差異的影響,新疆地區CWP 的季節變化較為顯著,均值夏(188.671g/m2)＞春(148.818g/m2)＞秋(126.279g/ m2)＞冬(89.249g/m2),年增幅春(-0.675%)＞秋(-0.4274%)＞冬(-0.320%)＞夏(-0.287%),整體呈現減小趨勢.統計研究結果顯示(圖4、表2),北疆地區CWP整體高于南疆地區;春、夏、秋三季南、北疆地區AOD與CWP呈現負相關變化趨勢,且通過 0.05的置信度檢驗,相關系數北疆(0.544～0.797)大于南疆(0.499～0.714),夏＞秋＞春＞冬,說明CWP對AOD的變化的敏感程度北疆大于南疆,夏季最高,冬季最低;南、北疆冬季 CWP與AOD呈正相關變化趨勢,但趨勢并不顯著,這與冬季下墊面不易起塵,且積雪影響造成部分區域的數據空缺現象有關.

2.2.3 氣溶膠與云滴有效粒子半徑 CER反映了云粒子的平均有效尺度,它可以影響云層的散射特性.對于給定的液態水含量或者冰水含量而言,具有較小CERW或CERI的云將反/散射較多的太陽輻射.

新疆境內CERI與CERW年內均值較為相近,分別集中在32.146μm和13.206μm左右,地域和季節性差別并不明顯.表 3顯示出四個季節下南、北疆地區及全疆地區CERW/CERI隨AOD的變化.CERW和CERI隨AOD的變化趨勢在春季呈現負相關,冬季正相關,夏、秋兩季CERI呈現正相關,CERW 呈現負相關;不同季節下CERI和CERW隨AOD變化趨勢呈現顯著的地域性差異,除冬季南、北疆地區完全呈現相同的變化趨勢外,其余三季大都均表現為相反的變化趨勢,且相關性比較低.整體來看,AOD相同的情況下,CERI半徑均高于CERW;新疆地區CERW和CERI隨AOD的變化趨勢AOD變化趨勢與南疆地區保持一致,表明南疆地區對全疆CER隨AOD變化產生較大影響.

圖4 不同季節下氣溶膠光學厚度與云水路徑相關性Fig.4 Correlation of AOD and CWP in all seasons

表3 不同季節下氣溶膠與云滴粒子有效半徑的相互作用Table 3 Interactions of AOD and CER in all seasons

南、北疆地區不同季節下AOD與CER之間關系復雜,單純利用數據呈現的線性關系很難全面反映兩者的關系.CER隨AOD變化所呈現出來的地域性和季節性差異較大,這是因為CER受水汽影響較大,AOD增加時,CER不一定隨之線性增加.因此,引入衡量云層含水量的參數CWP,分析不同云層含水量條件下CER隨AOD的變化.將CWP劃分為6個等級,分別分析各個等級范圍內,CER隨AOD的變化趨勢.

由圖 5可以看出,不同云層含水量條件下,CER隨AOD的變化呈現不同的變化趨勢.在云層含水量較低的情況下(CWP＜100g/m2),隨著AOD的增加,CER呈現減小趨勢,而在云層含水量較高的情況下(CWP＞100g/m2), CER隨 AOD的增加而增加,但隨著云層含水量的增加,氣溶膠AOD 高值(0.6～1)出現概率明顯降低,且與低值(0～0.6)相比,其所對應的 CER呈現出減小趨勢,說明在干燥地區或季節,氣溶膠的增加,抑制云滴粒子的增長,對降水產生一定抑制作用;在濕潤的地區或季節,氣溶膠會促進云滴粒子的增長,但高濃度的氣溶膠依然抑制降水.

圖5 不同云層含水量下氣溶膠與云滴粒子有效半徑的相互作用Fig.5 Interactions of AOD and CER in different CWP

2.3 氣溶膠與降水的關系

氣溶膠對大范圍降水總量影響未必很顯著,但它改變降水的時空分布和強度分布,使得降水更趨極端,對水資源的有效利用不利.本文針對氣溶膠對降水的影響研究采用的是大范圍、長時間序列的氣溶膠和降水衛星資料,通過高、低污染云產生不同降水量的概率比對間接證明氣溶膠對降水的影響.

不同氣溶膠條件下氣溶膠和降水存在3種關系.第一,低污染狀況(AOD＜0.5)下的降水率高于高污染狀況(AOD＞0.5),氣溶膠抑制降水;第二,高污染狀況下的降水量高于低污染狀態,但是低污染狀況下高降水量(＞1mm)降水出現的概率高于高污染狀況,同樣表示氣溶膠抑制降水;第三,高污染狀態下的降水量高于低污染狀態,且高污染狀況下高降水量降水出現的概率高于低污染狀況,此種情況表示氣溶膠促進降水,且增大高降水量降雨的形成.由圖 6可知,除了南疆的春季以外,其他季節新疆地區低污染的狀況下產生降水的概率遠高于高污染狀況;從降水量來看,南疆地區春季高污染狀況產生降水的概率高于低污染狀況,但未產生降雨的概率同樣高于低污染狀況,且低污染狀況下產生高降雨量的概率高于高污染狀況,說明對新疆區域而言,AOD對降水整體呈現抑制作用.至于南疆地區春季出現的高污染狀況產生降水的概率高于低污染狀況這一現象,是因為南疆地區作為典型的沙塵源區,春季揚沙天氣頻繁,AOD整體偏高,對高低污染狀況進行劃分時,AOD高值所占比重較大,因此造成高污染狀況下降水出現概率較高這一現象.

整體來看,新疆地區隨著AOD的增大,降水出現的概率呈現減小趨勢,以此趨勢定性來講,與氣溶膠濃度的空間發布和時間變化可能引起的降水變化規律一致.當然,一致并不一定說明它就是成因.大氣環流變化、全球變暖、下墊面狀況的差異等許多因素可能對降水分布有影響,但是至少可以認為氣溶膠通過參與云微物理過程是可以貢獻到降水趨勢中的.

3 結論

3.1 近10a來,新疆地區溫度呈非線性上升趨勢,風速、相對濕度、水汽壓呈下降趨勢,總體表現為向暖-干的轉變,變化趨勢北疆地區大于南疆地區.

3.2 受下墊面狀況和氣候條件的影響,10a間新疆地區 AOD整體呈現增加趨勢,空間分布呈現顯著的季節性和地域性差異,整體表現為 AOD南疆高于北疆,春、夏高于秋、冬;AOD高值區主要集中在南疆的塔里木盆地和北疆的艾比湖流域下風向地區,其中,北疆地區AOD變化程度相對較為顯著,直觀顯示了氣候條件變化的區域性差異對新疆地區氣溶膠時空格局的影響.

3.3 新疆干旱區COD與AOD呈負相關變化趨勢,且受氣候和氣溶膠顆粒粒徑差異影響,二者相關系數北疆高于南疆,春、夏高于秋、冬;CWP受溫度、濕度影響較大,對AOD的變化的敏感程度北疆大于南疆,夏季最高,冬季最低;AOD與CER關系復雜,受水汽影響較大,在云層含水量較低的情況下,CER與AOD呈負相關,而在云層含水量較高的情況下,二者呈正相關,說明在干燥地區或季節,氣溶膠的增加,抑制云滴粒子的增長,對降水產生一定抑制作用.

3.4 氣溶膠和降水關系復雜,整體來看,新疆干旱區氣溶膠的增加抑制了區域降水的形成.

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Regional analysis of aerosol indirect effects in Xinjiang region.

ZHANG Zhe1,2, DING Jian-li1,2, WANG Jin-jie1,2,3, HE Bao-zhong1,2(1.College of Resources and Environment Science, Urumqi 830046, China；2.China Key Laboratory of Oasis Ecosystem of Education Ministry, Xinjiang University, Urumqi 830046, China；3.Xingjiang Vocational and Technical College of Communication, Urumqi 831401, China). China Environmental Science, 2016,36(12)：3521～3530

Aerosol optical depth and cloud data from satellite measurements, the precipitation data from ground observations were used to evaluate the spatial-temporal variations of aerosol characteristics and the interaction between aerosols, cloud and precipitation. The results showed: 1. The spatial distribution of aerosol optical depth in Xinjiang had a significant regional and seasonal variation due to the change of regional warm-dry conditions over the last decade. 2. The aerosol optical depth in South Xinjiang was higher than North Xinjiang. It was high in spring and summer and low in autumn and winter. It demonstrated an increasing trend. Wherein, aerosol optical depth in North Xinjiang changes more significantly. 3. There was a negative correlation between cloud optical depth and aerosol optical depth. Due to the influence of climate changes and size differences among particles, the correlation coefficient between cloud optical depth and aerosol optical depth in North Xinjiang was higher than South Xinjiang. 4. The cloud water path was greatly affected by temperature and humidity, and the sensitivity of the change of aerosol optical depth was greater than the southern. It was highest in summer and lowest in winter. 5. The relationship between aerosol optical depth and effective radius of cloud droplets was complex. They were greatly influenced by water vapour. When the water content in clouds was low, the effective radius of cloud droplets was negatively correlated with the aerosol optical depth. This indicated that the increase of aerosols in dry areas or seasons will inhibit the increase of cloud droplets. On the whole, the increase of aerosols in Xinjiang province suppressed regional precipitation.

aerosol；cloud；precipitation；climate change

X51

A

1000-6923(2016)12-3521-10

張 喆(1988-),女,新疆石河子人,新疆大學博士研究生,主要從事干旱區環境及大氣遙感等研究.發表論文4篇.

2016-04-02

國家自然科學基金項目(41130531,U1303381,41261090, 41161063);新疆大學優秀博士研究生創新項目(XJUBSCX-2014012)

* 責任作者, 教授, watarid@xju.edu.cn