光学论文
AOD 不仅能反映整层大气柱的气溶胶含量，而且成为评价大气污染的一个关键性指标。一般来说，AOD 值越小，大气越清洁； 反之，大气越浑浊。
而 Angstrom 波长指数其值越大，说明粒子越小，反之亦然。对于分子而言，α 最大可达到 4.而粗粒子的 α 可以低至零或负值。
气溶胶光学厚度的测量取决于温度，湿度，风速等因素，因此季节、气候等因素对于气溶胶光学厚度与 Angstrom 波长指数的测量显得尤其重要。
Xia[22]等分析了 2001 年 3 月至 5 月和 2002 年 4 月至 2004 年 10 月北京的气溶胶光学特征，其中包括气溶胶光学厚度等光学特性。观测结果表明北京的光学厚度从 1 月至 6 月逐渐增加，夏季的光学厚度分别是秋季的2 倍，冬季的3 倍和春季的4 倍； Yu等[23]统计了2002 年至2007 年 AERONET 北京站点观测的气溶胶光学性质的变化，总结了四季光学性质的差异，其中光学厚度在春季 （ 3 月 ~5 月） 和夏季 （ 6 月 ~8 月） 出现高值，Angstrom 指数在夏季最高，春季最低。研究认为，春季沙尘和人类排放污染的影响是春夏的 AOD 与 α 值增加的主要原因。
灰霾天气发生时稳定的天气形势十分有利于颗粒物的积累，同时对太阳辐射衰减加剧，从而影响气溶胶光学厚度与 Angstrom 波长指数。于兴娜等[24]利用 2002 年 ~2008 年 AERONET 资料分析了北京灰霾天气期间气溶胶光学厚度，Angstrom 波长指数等气溶胶光学特性参数，发现北京灰霾天气时平均 Angstrom 波长指数是沙尘源区的 2 倍多，发现气溶胶中细污染粒子是能见度降低的主要原因；同时发现灰霾天气条件下气溶胶光学厚度随波长的增大而减小，说明灰霾期间气溶胶粒子对太阳光的衰减具有波长选择性。
2. 5 散射、吸收系数与单次散射反照率的变化
气溶胶粒子的单次散射反照率 （ single scatter-ing albedo,SSA,ω） 是反映气溶胶粒子散射所占总消光比例的重要光学参数之一，同时也是评估气溶胶气候效应的关键变量之一。对于气溶胶单次散射反照率有多种获取方法，而其中最为直接的方法就是通过测量气溶胶散射系数与吸收系数或消光系数进行。散射系数与消光系数的比值就是实时的单次散射反照率，因此散射、吸收系数是单次散射率的直接表现。
2. 5. 1 季节变化对于单次散射反照率的影响
单次散射反照率决定了气溶胶对辐射强迫的正、负效应，其微小变化会对辐射强迫计算产生较大影响。Li 等[25]2004 年 9 月 ~ 2005 年 9 月在北京的香河县对单次散射反照率的观测进行了分析，其结果显示出香河区域经常被一层厚厚的霾所覆盖，观测期间的单次散射反照率年平均值较高，虽然季节对于单次散射反照率的变化不太明显，但是日与日之间的变化非常显着。Xia 等[26]通过反演了2005 年 9 月 ~ 2006 年 8 月太湖市的单次散射反照率，结果同样显示出，单次散射反照率的年平均值较高，虽然季节规律性变化不够明显 （ 冬季出现的较小值与夏季出现的较大的值差距不明显） ,但是单次散射反照率日与日之间的变化非常显着。综上所述，虽然单次散射反照率的季节变化不够明显，但是日间的变化显着，可能由于较大的光学厚度和光强吸收，产生了较大的地面辐射效应和相对较小的大气层顶的辐射效应； 同时影响单次散射反照率的因素有很多，在多种因素相互作用下说反应出来的季节变化不够明显，而连续几天的观测中，变化与影响因素较少，因此日间变化明显。
灰霾天气一部分来源于人为排放的气溶胶颗粒物，另外一部分来自于大气化学反应后产生的二次气溶胶颗粒。灰霾天气爆发时二次气溶胶含量增加，对单次反照率有直接影响。颜鹏等[27]通过在2004 年秋冬季 （ 9 ~ 12 月） 北京上甸子大气本底监测站的 4 次灰霾天气过程，观测了大气气溶胶的散射和吸收系数。发现灰霾天气对该地区的气溶胶光学特性影响很大，4 次灰霾天气影响的时段中，单次散射反照率均高于灰霾过后的清洁时段值，从中可以发现灰霾天气对气溶胶累积和生成起重要作用，因此在灰霾天气时，二次气溶胶的产生对消光的贡献大大增加，从而间接影响了单次散射反照率的数值。由此可见灰霾天气期间 ω 增大主要与灰霾天气影响下气溶胶中散射性气溶胶及二次气溶胶含量增加有关。
2. 5. 2 雾霾天气对散射、吸收系数与单次反照率的影响
大气气溶胶的气候效应十分复杂，气溶胶粒子会削弱 （ 吸收和散射） 太阳辐射，因此细粒子的吸收与散射作用是气溶胶光学性质的重要参数之一，它反映了气溶胶对辐射传输的影响与气溶胶对消光效应的一个直观反映。气溶胶粒子的成分、粒径大小、浓度等因素直接影响着总消光数，从而间接影响到单次散射反照率的大小。Bergin 等[28]在1999 年 6 月 10 日 ~ 16 日在北京奥林匹克中心观测站进行了短期观测，在相对湿度小于 40% 的情况下，散射系数的高值与 PM2. 5质量浓度具有很好的一致性； 在这段观测期间内，散射系数和单次散射反照率早晨高，夜间低； 颜鹏等[27]发现，由于灰霾天气的影响，北京上甸子大气本底污染监测站测量到了较高的气溶胶散射系数和吸收系数，此时的单次散射反照率也要明显大于非灰霾时期； He等[29]在北京大学物理楼于 2005 年 1 月 ~ 2006 年12 月相对湿度小于 60% 时的单次散射反照率进行了 2 年的长期观测，研究表明吸收系数呈现明显的日变化，其中最小值出现在午后的 14: 00 ~15: 00,最大值出现在午夜； 散射系数高峰出现在上午 10时左右，低值出现在夜晚； Garland 等[30]在 2006年 8 月 1 日 ~ 9 月 16 日期间，观测了北京南部的榆堡镇散射和吸收系数，观测表明在 17 时至 20 时之间，吸收系数有很大增强，单次散射反照率可达最低，这可能和交通排放有关； 于兴娜[24]等研究表明，在任一光学厚度情况下，灰霾天气期间单次散射反照率与波长呈现出先增大后减小的趋势； 在波长 675nm 时的单次散射反照率达到最大，而在波长 440nm 时平均 ω 为 0. 89,近似于 MexicoCi-ty[31]、Kanpur[32]的研究值，但低于北京上甸子灰霾期间的平均 ω[9]; 徐政等[33]观测济南秋季灰霾天气时，发现散射系数与吸收系数均比非霾天气高出近 3 倍，单次散射反照率也高于非灰霾天，气溶胶光学厚度高于非灰霾天气 2 倍以上； 柯宗建等[34]研究表明，散射系数与 PM2. 5质量浓度存在着一定的相关性，一般气溶胶质量浓度大，其散射系数相应较大； 对于单位质量浓度的气溶胶，细粒子的散射作用明显大于粗粒子。综上所述，大气气溶胶散射系数在一天内呈现白天高，夜间低的变化趋势，而吸收系数则刚好相反； 同时气溶胶散射、吸收系数均与细颗粒物 （ 如 PM2. 5） 质量浓度有较好的相关性，与细颗粒物质量浓度的小时平均值的变化趋势也非常相似，基本上会表现出相同的变化趋势。
3 结 论
由于经济规模迅速扩大和城市化进程加快，大气气溶胶污染日趋严重，灰霾是以细颗粒物 （ 主要是 PM1和 PM2. 5） 为载体，因气象要素和污染因素共同作用而产生的一种危害性天气现象。灰霾的频繁发生不仅会对交通安全造成严重影响，而且还会对人的身心健康产生危害。通过国内外相关研究的综述，可以得到以下结论：
（ 1） 由于较高 PM2. 5质量浓度和低相对湿度是引起灰霾天气的原因之一，灰霾天气多发生在冬季，夏季灰霾出现的几率较低。
（ 2） 大气气溶胶颗粒物能降低能见度主要贡献来自于细颗粒物，能见度降低的主要原因是由于气溶胶对光的散射，而其中细颗粒物与可见光的波长类似，对于光的散射有明显作用，从而对能见度也起抑制作用。
（ 3） 灰霾天气发生时稳定的天气形势十分有利于颗粒物积累，灰霾天气条件下气溶胶光学厚度随波长增大而减大，说明污染事件期间气溶胶粒子对太阳光的衰减具有一定的波长选择性。
（ 4） 在灰霾天气时，二次气溶胶的产生对消光的贡献大大增加，ω 增大主要与灰霾天气影响下气溶胶中散射性气溶胶及二次气溶胶含量增加有关； 同时大气气溶胶散射系数和吸收系数均与PM2. 5质量浓度均较好的相关性； 气溶胶散射系数与 PM2. 5质量浓度小时平均值的变化趋势也非常相似，基本上表现出同位相变化。
参考文献：
[1] 王体健，李 树，刘 丽，邓君俊，庄炳亮 . 大气棕色云和区域气候变化[J]. 气候变化研究进展，2010,（ 3） : 230-232.
[2] 任丽红，陈建华，王 玮，孟 凡，杨小阳，张仁健 . 大气棕色云的国内外研究状况及进展[A]. 中国颗粒学会气溶胶专业委员会、国际空气与废弃物管理学会（ A&WMA） 中国分会、台湾气溶胶学会 . 第七届海峡两岸气胶技术研讨会暨第二届空气污染技术研讨会论文摘要集[C]. 中国颗粒学会气溶胶专业委员会、国际空气与废弃物管理学会（ A&WMA） 中国分会、台湾气溶胶学会，2010. 3.
[3] 王文林。 试论中国灰霾天气的成因、危害及控制治理[J]. 绿色科技，2013,（ 4） : 153-154.
[4] 李 绥，朱 蕾，石铁矛，王 炜 . 城市街区可吸入颗粒物污染防治规划策略[J]. 城市发展研究，2014,（ 1） : 42-45.
[5] 燕 丽，汪旭颖，贺晋瑜 . 城市 PM_（ 2. 5） 年均浓度达标策略研究[J]. 中国人口 . 资源与环境，2014,（ S3） : 114-116.
[6] 防控雾霾将成我国未来重要战略任务之一[J]. 绿色建筑，2014,（ 1） : 1.
[7] 吴国平，胡 伟，滕恩江，等 . 我国四城市空气中 PM2. 5和PM10的污染水平[J]. 中国环境科学，1999,19（ 2） : 133-137.
[8] 吴 兑，邓雪娇，毕雪岩，等 . 细粒子污染形成灰霾天气导致广州地区能见度下降[J]. 热带气象学报，2007,23（ 1） : 1-6.
[9] 盛立芳，梁卫芳，屈文军，等 . 海雾过程中大气气溶胶谱变化及消光作用[J]. 中国海洋大学学报（ 自然科学版） ,2011,41（ 6） : 1-8.
[10] 闵 敏，王普才，宗雪梅，等 . 灰霾过程中的气溶胶特性观测研究[J]. 气候与环境研究，2009,14（ 2） : 153-160.
[11] 焦 艳 . 上海城区大气 PM2. 5浓度及气溶胶光学特性的观测研究[D]. 青岛： 中国海洋大学硕士学位论文，2013.
[12] Li J,Zhuang G,Huang K,et al. The chemistry of heavy haze o-ver Urumqi,Central Asia [J]. Journal of Atmospheric Chemis-try,2009,61（ 1） : 57-72.