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研究作者及机构
本研究由Honglin Pan、Junjie Yan、Tuanjie Kong和Minzhong Wang共同完成。Honglin Pan和Minzhong Wang来自中国气象局沙漠气象研究所，Junjie Yan来自北京华云星通科技有限公司，Tuanjie Kong来自新疆生产建设兵团气象科技服务中心。研究发表于2025年的期刊《Theoretical and Applied Climatology》。
学术背景
气溶胶（aerosol）在低空层（低于3公里）的辐射和微物理效应对现代天气和气候变化具有重要且复杂的影响。气溶胶通过散射或吸收太阳辐射直接影响大气热力学结构，并通过作为云凝结核（cloud condensation nuclei, CCN）间接影响云的微物理特性，进而影响地球-大气系统的能量和水循环平衡。然而，由于缺乏大尺度和垂直观测，气溶胶与气象因素之间的反馈机制仍存在较大不确定性。因此，本研究旨在利用CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）卫星的多年气溶胶分布数据，结合MERRA-2（Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications）再分析气象数据，分析中国西部（WCN）和东部（ECN）地区不同类型气溶胶的垂直分布及其与气象因素的关系。
研究流程
1. 研究区域与数据来源
研究区域包括中国西部（WCN，经度75°E~95°E，纬度35°N~50°N）和东部（ECN，经度105°E~120°E，纬度20°N~40°N）。数据来源为2007年至2021年的CALIPSO Level 3气溶胶剖面数据和MERRA-2再分析气象数据。CALIPSO卫星搭载的CALIOP（Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization）仪器通过532 nm和1064 nm双波长探测，提供气溶胶的垂直剖面数据。
气溶胶类型与气象参数分析
研究分析了七种气溶胶类型：清洁海洋气溶胶（clean marine, CM）、沙漠尘埃气溶胶（desert dust, DD）、污染大陆/烟尘气溶胶（polluted continental/smoke, PC）、清洁大陆气溶胶（clean continental, CC）、污染尘埃气溶胶（polluted dust, PD）、高空烟尘气溶胶（elevated smoke, ES）和尘埃海洋气溶胶（dusty marine, DM）。通过计算每种气溶胶类型在垂直层中的出现频率（occurrence frequency, OF），并结合MERRA-2的温度和相对湿度（relative humidity, RH）数据，分析气溶胶消光系数（extinction coefficient）与气象参数的关系。
数据处理与分析方法
数据处理包括对CALIPSO Level 3数据进行质量控制，并将其与MERRA-2气象数据重新网格化为相同的三维网格分辨率（5°经度×2°纬度，60米高度）。分析方法包括季节性气溶胶出现频率的垂直剖面分析、气溶胶消光系数的季节性分布分析，以及气溶胶消光系数与温度和相对湿度的关系分析。
主要结果
1. 气溶胶类型的区域分布
在ECN地区，主要气溶胶类型为清洁海洋气溶胶（CM）、污染大陆/烟尘气溶胶（PC）和污染尘埃气溶胶（PD）。而在WCN地区，沙漠尘埃气溶胶（DD）是主要类型。在WCN地区，DD的垂直剖面与总气溶胶重叠，而在ECN地区，PD的消光剖面更接近总气溶胶。
气溶胶消光系数的垂直分布
WCN地区的DD消光系数在春季和夏季与总气溶胶高度重叠，表明DD在该地区气溶胶组成中占主导地位。ECN地区的消光系数随高度降低，且剖面比WCN更平滑，这与ECN地区更稳定的大气动力学条件有关。
气溶胶消光系数与气象参数的关系
相对湿度（RH）是影响气溶胶消光系数的关键气象因素。在WCN地区，DD气溶胶主要在RH为25%~50%时集中，而在ECN地区，PD和ES气溶胶在RH为50%~85%时消光系数最高。这与污染气溶胶的吸湿性增长有关。
结论
本研究通过CALIPSO卫星数据和MERRA-2气象数据的结合，揭示了中国西部和东部地区不同类型气溶胶的垂直分布特征及其与气象因素的关系。研究结果表明，WCN地区的气溶胶主要由沙漠尘埃主导，而ECN地区则以污染气溶胶为主。相对湿度是影响气溶胶消光系数的关键因素，不同气溶胶类型对RH的响应存在显著差异。这些结果为未来气溶胶与气象参数的研究提供了重要参考，特别是在气溶胶-云相互作用和区域天气气候影响评估方面具有重要应用价值。
研究亮点
1. 利用CALIPSO卫星数据，首次系统分析了中国西部和东部地区气溶胶的垂直分布特征。
2. 结合MERRA-2气象数据，揭示了气溶胶消光系数与温度和相对湿度的关系。
3. 研究结果为气溶胶与气象因素的反馈机制提供了新的见解，特别是在污染气溶胶的吸湿性增长方面。
以上内容详细介绍了研究的背景、流程、结果和意义，为学术界提供了全面的参考。