黑碳和沙尘是积雪中的主要吸光性污染物,能够不同程度降低积雪反照率,加速积雪消融,改变区域能量平衡和水资源时空分布。区分两者对积雪反射率影响的差异是开展积雪黑碳和沙尘能量水文效应研究及遥感反演积雪污染浓度的基础。为避免积雪物理属性及观测条件变化引起的干扰,本实验通过人工沉降不同类型污染物获取污染积雪的光谱反射率特征,分析黑碳和沙尘对积雪反射率影响的差异。结果发现黑碳类污染物在整个可见光和近红外波段几乎都会引起积雪反射率降低,浓度与反射率呈负相关;沙尘类污染物在可见光波段其浓度与积雪反射率呈负相关,但不同于黑碳类污染物,沙尘浓度较高时在0.35～0.6 μm波段对积雪反射率的降低会快速减少,近红外波段范围内大约在1.2 μm左右,沙尘污染浓度与积雪反射率几乎不相关,1.2 μm之后开始提高积雪反射率,浓度与反射率转变为正相关;积雪反射率变化与污染浓度并非线性相关,反射率对污染物浓度的敏感性随浓度增大而减小。这些差异对于污染积雪反照率变化研究和遥感方法区分反演积雪中黒碳和沙尘具有重要意义。
黑碳和沙尘是积雪中的主要吸光性污染物,能够不同程度降低积雪反照率,加速积雪消融,改变区域能量平衡和水资源时空分布。区分两者对积雪反射率影响的差异是开展积雪黑碳和沙尘能量水文效应研究及遥感反演积雪污染浓度的基础。为避免积雪物理属性及观测条件变化引起的干扰,本实验通过人工沉降不同类型污染物获取污染积雪的光谱反射率特征,分析黑碳和沙尘对积雪反射率影响的差异。结果发现黑碳类污染物在整个可见光和近红外波段几乎都会引起积雪反射率降低,浓度与反射率呈负相关;沙尘类污染物在可见光波段其浓度与积雪反射率呈负相关,但不同于黑碳类污染物,沙尘浓度较高时在0.35～0.6 μm波段对积雪反射率的降低会快速减少,近红外波段范围内大约在1.2 μm左右,沙尘污染浓度与积雪反射率几乎不相关,1.2 μm之后开始提高积雪反射率,浓度与反射率转变为正相关;积雪反射率变化与污染浓度并非线性相关,反射率对污染物浓度的敏感性随浓度增大而减小。这些差异对于污染积雪反照率变化研究和遥感方法区分反演积雪中黒碳和沙尘具有重要意义。
当黑碳沉降到冰雪表面时，可使冰雪表面反照率降低，对短波辐射的吸收增加，黑碳的变化对海冰融化过程的影响值得研究。本文利用CICE海冰模式进行数值模拟，并定量分析北冰洋冰雪中黑碳造成的影响。研究表明，在不同黑碳数据源的强迫下，1980-2014年间，模拟结果给出的夏季北冰洋反照率平均下降为0.82%～1.71%，最终造成海冰面积下降了0.97%～1.93%，而在巴伦支海、喀拉海以及拉普捷夫海，夏季黑碳造成的海冰面积下降约为北冰洋整体的2-3倍。不同黑碳沉降强迫下的模拟结果均显示，1980-1995年，北冰洋区域黑碳对反照率的影响呈现减小趋势，但在1996-2014年，黑碳影响转为增加趋势。在低纬度海区，由于海冰的消退，黑碳的辐射效应呈现减小趋势，而在高纬度海区，由于多年冰内黑碳的累积效应，黑碳的辐射影响呈现增强效应。
当黑碳沉降到冰雪表面时，可使冰雪表面反照率降低，对短波辐射的吸收增加，黑碳的变化对海冰融化过程的影响值得研究。本文利用CICE海冰模式进行数值模拟，并定量分析北冰洋冰雪中黑碳造成的影响。研究表明，在不同黑碳数据源的强迫下，1980-2014年间，模拟结果给出的夏季北冰洋反照率平均下降为0.82%～1.71%，最终造成海冰面积下降了0.97%～1.93%，而在巴伦支海、喀拉海以及拉普捷夫海，夏季黑碳造成的海冰面积下降约为北冰洋整体的2-3倍。不同黑碳沉降强迫下的模拟结果均显示，1980-1995年，北冰洋区域黑碳对反照率的影响呈现减小趋势，但在1996-2014年，黑碳影响转为增加趋势。在低纬度海区，由于海冰的消退，黑碳的辐射效应呈现减小趋势，而在高纬度海区，由于多年冰内黑碳的累积效应，黑碳的辐射影响呈现增强效应。
黑碳可以降低积雪表面反照率,进而影响气候和水文.本研究基于在长白山地区逐日积雪黑碳含量和积雪粒径等性质的观测,利用SNICAR模型分析积雪反照率的变化特征和影响因素,评估了当地积雪黑碳对反照率的削减作用.观测结果表明,2022年春季观测点积雪平均黑碳浓度为（655.2±509.3） ng·g-1,平均雪粒径大小为（213±70）μm,平均雪深和雪密度分别为（0.20±0.10） m和（213±41） kg·m-3,老雪的黑碳浓度、雪粒径和雪密度均明显高于新雪.基于观测数据模拟2022年春季积雪表面反照率,结果表明含黑碳积雪和纯雪的平均反照率分别是0.78±0.05和0.83±0.027,黑碳的存在导致平均反照率下降了0.057,在新雪和老雪分别下降了0.040和0.077.进一步模拟分析表明,随着黑碳浓度升高,积雪反照率下降速度放缓,但综合各因素后模拟的反照率下降值与黑碳浓度呈线性关系.雪粒径增大会放大黑碳的作用且这一效应随黑碳浓度上升而加强,观测期内太阳天顶角的日变化对积雪反照率的影响比季节性变化更为显著,雪密度与雪深增加也会放大黑碳的作用...
黑碳可以降低积雪表面反照率,进而影响气候和水文.本研究基于在长白山地区逐日积雪黑碳含量和积雪粒径等性质的观测,利用SNICAR模型分析积雪反照率的变化特征和影响因素,评估了当地积雪黑碳对反照率的削减作用.观测结果表明,2022年春季观测点积雪平均黑碳浓度为（655.2±509.3） ng·g-1,平均雪粒径大小为（213±70）μm,平均雪深和雪密度分别为（0.20±0.10） m和（213±41） kg·m-3,老雪的黑碳浓度、雪粒径和雪密度均明显高于新雪.基于观测数据模拟2022年春季积雪表面反照率,结果表明含黑碳积雪和纯雪的平均反照率分别是0.78±0.05和0.83±0.027,黑碳的存在导致平均反照率下降了0.057,在新雪和老雪分别下降了0.040和0.077.进一步模拟分析表明,随着黑碳浓度升高,积雪反照率下降速度放缓,但综合各因素后模拟的反照率下降值与黑碳浓度呈线性关系.雪粒径增大会放大黑碳的作用且这一效应随黑碳浓度上升而加强,观测期内太阳天顶角的日变化对积雪反照率的影响比季节性变化更为显著,雪密度与雪深增加也会放大黑碳的作用...
冰冻圈区域河流是连接冰冻圈及河流中下游，乃至海洋碳库的重要通道。气候变暖导致冰冻圈快速萎缩，致使储存在冰川和冻土中的黑碳暴露并迁移，深刻影响冰冻圈区域河流黑碳的来源及输移过程，对海陆碳循环具有重要意义。本文重点综述了青藏高原、北极、阿尔卑斯山脉、落基山脉以及安第斯山脉等典型冰冻圈区域河流黑碳的通量、来源以及传输运移途径。结果表明：典型冰冻圈区域河流黑碳的传输通量约为2.29 Tg·a-1，约占全球河流黑碳通量的5.33%。除大气干湿沉降和径流侵蚀外，冰川消融和冻土退化对冰冻圈区域河流黑碳浓度及通量变化具有显著影响，其中青藏高原和阿拉斯加冰川消融每年释放进入河流的黑碳通量分别为10.00 Gg（7.74～12.30 Gg）和0.60 Gg（0.47～0.73 Gg）。然而，冻土退化对冰冻圈区域河流黑碳的影响程度尚不清楚。总体而言，冰冻圈区域河流黑碳的研究不足将严重限制区域乃至全球碳循环的系统认识，未来亟需加强冰冻圈区域河流黑碳的系统监测与研究，为量化全球变暖背景下冰冻圈区域河流黑碳变化及其影响提供科学数据。
冰冻圈区域河流是连接冰冻圈及河流中下游，乃至海洋碳库的重要通道。气候变暖导致冰冻圈快速萎缩，致使储存在冰川和冻土中的黑碳暴露并迁移，深刻影响冰冻圈区域河流黑碳的来源及输移过程，对海陆碳循环具有重要意义。本文重点综述了青藏高原、北极、阿尔卑斯山脉、落基山脉以及安第斯山脉等典型冰冻圈区域河流黑碳的通量、来源以及传输运移途径。结果表明：典型冰冻圈区域河流黑碳的传输通量约为2.29 Tg·a-1，约占全球河流黑碳通量的5.33%。除大气干湿沉降和径流侵蚀外，冰川消融和冻土退化对冰冻圈区域河流黑碳浓度及通量变化具有显著影响，其中青藏高原和阿拉斯加冰川消融每年释放进入河流的黑碳通量分别为10.00 Gg（7.74～12.30 Gg）和0.60 Gg（0.47～0.73 Gg）。然而，冻土退化对冰冻圈区域河流黑碳的影响程度尚不清楚。总体而言，冰冻圈区域河流黑碳的研究不足将严重限制区域乃至全球碳循环的系统认识，未来亟需加强冰冻圈区域河流黑碳的系统监测与研究，为量化全球变暖背景下冰冻圈区域河流黑碳变化及其影响提供科学数据。
青藏高原冰川蕴含了丰富的历史环境变化信息。通过青藏高原冰芯钻取及环境指标分析，可在季节至万年时间尺度上重建高分辨率环境变化历史。黑碳气溶胶来源于生物和化石燃料燃烧排放，对光具有强烈的吸收作用，是气候环境变化的敏感因子之一。准确测量冰芯中的黑碳粒子浓度，是恢复其排放历史、评估其气候环境效应的必要手段。单颗粒黑碳光度计(Single Particle Soot Photometer, SP2)是近些年发展起来的用于雪冰样品中黑碳测量的主要方法之一，能够获得准确的黑碳浓度信息。近10年来，实验室开展了大量的冰芯黑碳样品测量，从野外冰芯钻取、样品前处理、仪器原理及测试、黑碳数据处理等全过程对SP2在青藏高原冰芯黑碳研究中的应用与问题进行了全面系统的阐述。同时，将SP2与热光学(Thermal-optical method)等测试方法进行对比，强调了SP2对冰芯黑碳样品研究的可靠性，并对未来黑碳研究的进一步发展作出了展望。
青藏高原冰川蕴含了丰富的历史环境变化信息。通过青藏高原冰芯钻取及环境指标分析，可在季节至万年时间尺度上重建高分辨率环境变化历史。黑碳气溶胶来源于生物和化石燃料燃烧排放，对光具有强烈的吸收作用，是气候环境变化的敏感因子之一。准确测量冰芯中的黑碳粒子浓度，是恢复其排放历史、评估其气候环境效应的必要手段。单颗粒黑碳光度计(Single Particle Soot Photometer, SP2)是近些年发展起来的用于雪冰样品中黑碳测量的主要方法之一，能够获得准确的黑碳浓度信息。近10年来，实验室开展了大量的冰芯黑碳样品测量，从野外冰芯钻取、样品前处理、仪器原理及测试、黑碳数据处理等全过程对SP2在青藏高原冰芯黑碳研究中的应用与问题进行了全面系统的阐述。同时，将SP2与热光学(Thermal-optical method)等测试方法进行对比，强调了SP2对冰芯黑碳样品研究的可靠性，并对未来黑碳研究的进一步发展作出了展望。