气溶胶类型在雅典，希腊的鉴定：空气质量运输的影响

摘要

550纳米气溶胶光学深度()和来自Terra-MODIS的精细模式(FM)分数数据是在2000年2月至2005年12月期间从大雅典地区获得的。基于这两个和FM值对应于城市/工业气溶胶，洁净的海洋条件下，和粗粒模式，可能是沙漠灰尘，微粒三个主要气雾剂类型已经被识别。五个主要的扇区被确定为空气质量轨迹的分类，这在的分析（进一步使用三个气溶胶类型和FM数据）。该HYSPLIT模型，用于计算后向轨迹在三个海拔调查之间的关系-FM和风力扇形视高度而定。当地污染的积累有利于春季，与来自东欧和巴尔干的低海拔气团相对应。清洁的海上条件在雅典上空是罕见的，冬季有限，与来自西部或西北部的气团有关。粗模式粒子的来源似乎更复杂的比例与季节。因此，在夏季，北部区占主导地位，而在其他季节，特别是在春季，气团属于南部区，富含撒哈拉沙尘气溶胶。

一。介绍

一个tmospheric aerosols play a crucial role in the Earth’s climate through scattering and absorption both solar and thermal radiation (direct effect), thus influencing the radiative and energy balance and/or acting as cloud condensation nuclei (indirect effect), affecting cloud albedo and lifetime, precipitation rate, and hydrology cycle [1]。科学界重点气溶胶气候学和光学性质花了过去几十年的巨大努力反映在控制地球气候[归因于气溶胶的重要性2]。Major advancements in this field have been achieved by the new generation of space borne instruments (e.g., Along Track Scanning Radiometer (ATSR-2) on board the European Space Agency (ESA-ERS2), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), and Multiangle Imaging Spectroradiometer (MISR) on board the NASA Terra, POLarization and Directionality of the Earth's Reflectances (POLDER) on board the ADEOS), specifically designed to provide detection and characterization of atmospheric aerosols [3.]。

地中海是关于世界气溶胶负载[受灾最严重的地区之一4]。由于地中海盆地周围地区的多样性，可以在盆地内发现不同类型的气溶胶，具有很强的时间和空间分布[4,5]。沙尘，起源于撒哈拉大沙漠，污染气溶胶主要产生于城市和工业中心，大陆和东欧，海洋气溶胶，形成在地中海本身还是从北大西洋运输，生物燃料烟雾往往受到季节性森林大火产生的。

来自北非的撒哈拉沙尘运输干旱地区对地中海沿岸和欧洲得到了广泛的研究，无论是在统计分析的形式或作为“案例研究”使用基于地面的仪器，日照计，激光雷达和卫星观测[6- - - - - -10]。相比之下，从欧洲大陆到地中海的粒子输运研究仍然有限。然而，现在对这一主题的科学兴趣日增，以这种方式，地中海密集氧化剂研究(MINOS)运动代表了国际上量化人类排放对东地中海的影响的努力。该运动强调了夏季地中海大气中污染物的重要作用[11]。污染转移模式亦已成功应用于研究欧洲空气污染的出口途径[12,13]。然而，调查东地中海和爱琴海周围工业化地区的污染物的出口并不是一项容易的任务，因为大量的气溶胶和气体前体(包括有机和无机化合物)促成了这一调查。模型计算还表明，中欧和东欧排放的污染物被输送到东地中海[14]，因此，人为气溶胶及其直接辐射效应被认为是显著。除了长距离运输，该区域从引起局部大都会地区，如雅典污染的影响。超过地中海海洋清洁条件的识别特别罕见，由于陆气溶胶（自然和人为）的影响。普洛斯彼罗等。[15]研究了不同海区气溶胶和报道，地中海那些被大量灰尘及人为污染物的污染。此外，Heintzenberg等。[16]排除地中海和其他封闭海域（巴尔，黄海）不代表海洋气溶胶化学组合物的调查。

The MODIS products of aerosol optical depth at (550 nm) (AO）和精细模式（获得FM）部分在雅典涵盖期间2005年2月2000十二月这些观察，在与空气质量轨迹组合，目的是确定来自不同扇区的气雾剂类型的始发和确定它们的季节性的光学性质。通过Kaskaoutis等人最近的工作。[17]研究特定类型的气雾剂的光学性质在雅典，而Kosmopoulos等。[18]分析了三种不同类型的气雾剂的季节变化;这两项研究中使用相同的数据集。本研究的主要贡献，虽然是主要途径有利于特定的粉尘类型的雅典的存在的调查。这样的长期（6年）分析相关联的气雾剂类型和属性与空气质量轨迹构成在雅典进行了第一次研究。它也强调，不同类型的气溶胶可以由不同来源的气团运输大气同时发生。此外，垂直运输的主要作用是强调有利于不同类型的气溶胶的统治相对于季节和天气的气象模式。

2.数据收集

2.1。MODIS反演

中分辨率成像光谱仪（MODIS）于1999年12月在美国国家航空航天局（NASA）地球观测卫星（EOS Terra）的极轨航天器上发射，当地时间上午10时30分在赤道附近。从MODIS数据中提取气溶胶是通过两种不同的算法在陆地和海洋表面上进行的，这两种算法在Kaufman和Tanré中都有详细描述[19]。本研究使用的两种气溶胶产品为(1)550 nm (AO)的光学厚度）和（2）的微细模式分数（FM）。The latter is derived as the ratio of optical depth of small mode versus effective optical depth at 550 nm. The MODIS aerosol products are only created for cloud-free regions, although Levy et al. [20]表明，即使10×10 km的2级像素为90%左右的云，MODIS也可以检索到光学特性。两个AO本研究中使用的FM数据由MODIS检索，并与收集的5（C005）数据相对应。FM分数最初是在海洋上给出的。然而，Chu等人。[21通过比较路径辐射在660和470纳米处的差异，表明在陆地上也可以分离精细模式和粗模式的粒子。因此，FM也可以在陆地和沿海地区获得。

的MODIS气溶胶产品验证通常是通过将它们与AERONET AOD数据进行比较来实现[22]。检索精度（在陆地上[23)和(AOD）海上[24]。在陆地上，由于亚像素级的水污染，在沿海地区可以发现更大的误差。这种效应倾向于产生AOD高估[21]。同样，显著水色的贡献可以减少沿海地区海洋AOD检索质量。在伴随着沙漠的气溶胶更高的AOD值较大的不确定性在他们的检索由于灰尘非球形问题的复杂性造成的[24,25]。Remer等人分析了许多地中海遗址。24]表示粒度相关的参数（如FM）与的精度检索25％。尽管两个AO和新集合5个数据集对应的FM值[20,26]比以前的版本，集合4 [27]，显示对低AO的高估高AO值和低估值相比AERONET检索。不幸的是，这样的比对不能在雅典期间，由于缺乏地面数据的研究期间进行。

在MODIS气溶胶产品（AO和FM）中的空间分辨率提供了超过雅典（级别3）。共有1804每天的数据是从2000 2月26日至31日2005年12月[收集17,18]。冬，春，夏，秋天分别代表了20.8％，25.7％，28.4％，而整个数据集的25.1％。由于长期周期（2000-2005）的数据MODIS采用评估气雾剂类型以上的地区的季节变化。

2.2。HYSLPIT反演

该HYSPLIT模型[28]用于识别主要部门的，这有利于特定气雾剂类型的雅典的存在下进行。三种不同的海拔高度被用于部门的歧视，因为在地中海的各种气溶胶类型来自不同方向的主要运输在不同的海拔高度。一个ir mass back-trajectories ending at Athens at three altitudes, 500, 1000, and 4000 m a.s.l., are calculated by the HYSPLIT model including model vertical wind. The National Center for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis is used as model input. The HYSPLIT back trajectories refer to 11:00 UTC close to the Terra-MODIS overpass, on a daily basis. Previous investigations on Saharan dust outbreaks in Athens [29]和北方希腊[三十] showed that the dust outflow from the Sahara to the Eastern Mediterranean occurs mainly in the first 4-5 km. Therefore, the selection of the 4000 m altitude for the identification of the Saharan dust particles is appropriate. The trajectory ending at 1000 m is associated with cases of dust transported in the lower atmospheric layers, or when the mixed layer is low as in winter [31], conversely, when air masses originate from other regions (e.g., continental Europe) are generally observed within the lowest 2-3 km [11]。

3.方法

3.1。气溶胶类型的标识

为了降低气溶胶场的复杂性，可以根据气溶胶的来源和光学性质来确定气溶胶场的一般类型。在雅典上空，三种主要的气溶胶类型预计将在大气负荷中占主导地位:(1)由当地工业产生的大陆气溶胶，人为活动或季节性森林火灾，(2)由风在海面产生的海上气溶胶，和(3)源自北非干旱地区的沙尘。由于气溶胶的来源不同，这些气溶胶类型通常表现出明显不同的光学和物理化学特征[32]。更具体地，在城市环境中的气溶胶光学性质由细颗粒模式[主导33]，而沙漠灰尘强烈地受到粗粒子污染[34]。在海洋环境中，粗颗粒的相对贡献虽然变化不大[35，一般高于城市大气，低于沙漠尘埃。一种最初由巴纳巴和戈比提出的方法[4，以区分雅典上空的三种主要气溶胶类型:城市/工业气溶胶(UI)、清洁海洋气溶胶(CM)和沙漠沙尘(DD)。基于AO的组合和FM值，三个气雾剂类型的存在，分离在雅典随着季节的[17]。该方法是基于两个参数对不同的、有些独立的微物理气溶胶特性的敏感性:细模式分数取决于颗粒的大小，而AO取决于气溶胶柱的密度，其次是气溶胶柱的大小。用于识别UI气溶胶的AO获得具有与总AOD显著FM贡献（80％以上）相关联的大于0.2的值，而对于DD气溶胶阈值分别为AO和。该CM条件发生了AO和。不属于上述任何一组的病例被定性为“未确定”(混合)气溶胶，并被排除在本分析之外。它被发现了[17]这些情况下构成整个数据集的46.6％（842出来的1804）。剩余442箱子（24.5％）属于UI类型，183（10.2％）对应于CM的条件下，而337（18.7％），以DD。由于其简单的，所用的判别方法与某些任意性（例如，不正确的气溶胶型的解释）相关联的，特别是在气溶胶类型之间的阈值。然而，“未定”气溶胶型的夹杂物需要规定高估UI，CM，或DD气溶胶的存在。尽管它的简单，这个方案似乎是适当的雅典的气溶胶歧视以往的研究证明[17,18]。此外，还发现该UI气溶胶与气团来自欧洲部门相关，快速移动的大西洋气团，而粗模式气溶胶，可能是DD，用气团来自非洲大陆的相关CM条件。以上所有给予信贷歧视方案的有效性，并从他们有利的行业不同类型的气溶胶与空气质量之间的关系。所有这些都是尤其是在没有对卫星反演的理由地面测量的非常重要的。然而，目前的结果是有超过地中海东部和希腊，它使用了基于地面测量以往的研究吻合。

3.2。气溶胶产地鉴定

以雅典为终点的四天回程轨迹是通过HYSPLIT弥散模型计算来确定气团的起源。4天的分析似乎适合这项研究的范围，因为气团可以在到达雅典之前经过长距离的运输，比如北大西洋和欧洲。此外，研究发现，使用4或6天没有明显偏离结果。每个计算轨迹都与相应的气溶胶光学特性相关联。然而，将列积分量与特定高度上的轨迹联系起来可能是有问题的，并且不能清楚地看到主要的气溶胶类型。研究发现扇区的定义可能与使用的气团高度成比例地不同。因此，基于自由对流层(4000 m)或边界层(1000 m和500 m)的反轨迹分析可能揭示气溶胶起源的巨大差异。这一调查构成了本研究的主要目标。然而，在气溶胶光学深度和埃指数方面，反轨迹已被广泛应用[36- - - - - -38]为了识别各种气雾剂类型。为利于各个气溶胶型在雅典的存在的主要途径的调查，五个地理扇区被定义（图1)与不同气溶胶来源的关系。选定的部门如下:

（一个）南方部门，与非洲区域相关联;的主要来源是撒哈拉沙漠;（b）中西方的部门，包括西地中海盆地，大西洋，伊比利亚半岛，以及法国西部;主气溶胶型是海洋来源的;（C）北部，西北部地区，包括中欧和西欧;主要气溶胶为人为成因;（d）北部、东北部地区，包括东欧和前苏联国家;气溶胶可能是人为或季节性森林火灾的产物;（e）中当地部门，包括希腊大陆和邻近的巴尔干国家，爱琴海，以及利比亚海;占主导地位的气溶胶型是本地排放的（主要是人为）和在一些情况下从粉尘利比亚输送。

然而，在扇区的定义的随意性的存在，由于源的有效分布。然而，吴佩慈等人。[36)显示，各区边界的轻微改变，并不会对气候学结果造成重大影响。此外，他们还发现使用不同持续时间(3或7天)的反轨迹并不会显著改变每个扇区的平均光学性能。因此，简单的轨迹分类方案(图1)，足以识别主要的气溶胶类型。以往的研究(例如，[39])，藉以考虑沿轨迹所花的时间或使用更复杂的相关方法来确定气团的来源部门[39]或聚类分析[三十]。此外，以前的结果表明，灰尘甚至可以快速航行在非洲大陆后检测[40]。因此，时间到达雅典的并不总是提供关于气溶胶起源可靠的信息，前4天在各部门或空气质量开始度过的。出于这个原因，使用一个不同的方法来识别气团扇区，考虑到空气轨迹和可能的相互作用的高度与边界层。同样的方法已被开发，并通过Pace等人使用。[36]和马龙尼等。[31]，而广泛的描述给出在那里。尽管如此，简要概述此处提供。

据推测，该气溶胶原点被限制在混合层在源位置，当空气质量是在源位置的混合层的内部。当不是这种情况下，该轨迹的源中的扇区被定义其中具有混合层中的气团共同作用。当空气质量高度低于或接近混合层的高度这一标准被满足。The mixed layer is defined by the HYSPLIT model as the height where the potential temperature first exceeds the surface value by 2 K, while a minimum value of 250 m is assumed [36]。如果这一条件得到满足不止一次地沿着轨迹路径不同的部门，该部门被定义为那里的空气质量将大部分的时间边界层内的一个。In almost all the cases (95%) this criterion was satisfied for the air masses ending at 1000 m, while for 70% of the air masses ending at 4000 m this criterion was not met. Nevertheless, the majority of the air masses at 4000 m coming from North Africa satisfy this criterion, since the mixed-layer altitude is much larger over the African continent [31]。在上述条件不成立的情况下，该行业被定义为空气质量花费更多的时间之一。为了包括空气质量到B部门，就必须花费超过的4天以上海面（大西洋和/或地中海）75％。

4.结果与讨论

本文研究了气溶胶的特性(AO)和FM）计算雅典的每个部门和轨道高度，分别。很明显（见表1,2,3.和4）是出现在各个部门和人数的平均AO和FM值比例分化用于扇区定义空气质量高度。因此，空气质量高度的选择构成扇区识别最复杂的参数，因此，在计算差异的调查构成了真正的挑战。

4.1。反轨迹的季节性分布

表格1根据所选的三个高度，总结每个部门的发生次数。对于整个数据集(表)1)，由于在边界层和自由对流层中运动的气团会出现较大的变化，因此，扇区识别的空中轨迹高度的选择起着至关重要的作用。在低海拔(500米)，可以看到大部分气团对应西北(33%)和北部(30%)方向，而这些来自大西洋的气团很少(只有9%)。相当大的比例(16%)对应于撒哈拉起源的气团，从而导致垂直尘埃输送[41]。这也是多数人的情况下，属于本地排放（部门E）对应于气团在较低的大气层值得注意。随着海拔高度的升高，空气质量变化与偏爱西方的方向部门由于在温带地区发生的自由对流层中占主导地位的西部流动。Thus, the Atlantic air masses (sector B) represent 50% of the air masses over Athens in the free troposphere (4000 m). Furthermore, a large fraction (24%) corresponds to African air masses, suggesting that the Saharan outflow over Eastern Mediterranean occurs mainly in the free troposphere. On the other hand, only few cases correspond to air masses from Northeast or local origin at 4000 m.

当对每个季节进行上述分析时，可以发现非常有趣的发现。在数字中2the seasonal frequency distribution (%) of the air masses is given for any altitude and sector together with the number of available cases, N. In winter, the majority of the air masses, specifically at 4000 m, belong to Sector B, further verifying the clean atmospheric conditions occurred in this season [18]。这种分布主要是由地中海东部的气象天气模式的年度演变造成的，冬季的西北风和西北风是气旋环流模式的结果。撒哈拉气团与C区频率几乎相同，而其他两个方向的气团频率很低。在春季和夏季，上述情况明显逆转，因为影响雅典市的气团主要集中在西北和东北方向，特别是边界层内的气团。夏季，在爱琴海上空形成了一个强烈的北压梯度，这是北巴尔干高压系统与东地中海东部盆地形成的低压系统共同作用的结果。这种压力模式与来自巴尔干半岛北部国家的气团有关，而伊甸人在许多情况下相当强大。这些风携带着污染和燃烧生物质的气溶胶，主要影响希腊北部[42,43，或在到达雅典之前从爱琴海喷射出的微粒。这就是D板块在春末夏初占据主导地位的原因。我们的结果与Stohl等人的一致。[12]和Duncan和贝[13]，谁表明，在对东地中海低层大气水平的主要大陆流出夏季期间发生;此流在其它季节大大降低。此外，显著馏分（18％-28％）对应于气团从撒哈拉沙漠特别是在4000米的高度。通过Sciare等人最近的工作。[44]研究了在地中海盆地不同的气溶胶来源的贡献，可知该区域被广泛夏季期间主要源于来自欧洲和非洲气团的影响。在秋天所有的行业几乎贡献以同样的方式向气团到达雅典，与向西行驶的转变随着海拔高度的增加而增加。在以下更详细的分析，所述空气质量的分类给出用于分别针对调查大约有利于特定气雾剂类型的雅典的存在的主要途径中每种气溶胶型。

4.2。主要为各气溶胶类型的出现

在本节中，根据雅典上空的主要气溶胶类型和本节中描述的标准，将上述分析分为三类3.。为对应于所述UI类型的情况下，大部分的轨迹的属于东北部门（见图3.和表2)。The main finding regarding the favorable direction for UI type over Athens leads to a Northern flow, mainly from Eastern Europe, within the boundary layer (500 and 1000 m). In contrast, the use of the air masses at 4000 m shows a preferable western and south direction in agreement with the western circulation patterns occurring in the free atmosphere at Northern mid latitudes. Note that a significant number of African air masses (9%–21%) can be characterized as UI aerosols in the Athens urban environment. In these cases the Saharan outflow is weak and the boundary layer anthropogenic aerosols dominate. Therefore, the necessity of using vertical aerosol profiles in order to distinguish different aerosol types in an urban environment is obvious [29]。属于A区的气团具有较高的FM值(例如0.93)，表明人为因素而不是撒哈拉沙尘气溶胶。这一事实在兰佩杜萨岛也很明显[36在某些情况下，阿尔及利亚沿海地区的含尘气团与森林火灾产生的烟雾气溶胶混合在一起。此外，由于大西洋气团与海洋边界层的强烈相互作用，低空气团对UI条件的发生并不有利。与此相反，在这些条件下(13%-16%)的显著贡献是由在静止大气条件下的边界层内的局部气团提供的。空气轨迹图显示，在低海拔地区，污染物主要向北流动[42]。此外，Lelieveld等。[11]揭示在克里特下面4公里显性偏北气流，进一步证实了我们的结果和那些斯托尔等人的。[12]和Duncan和贝[13]。相反，在对流层中上层，Lelieveld等人[11]发现西风/南风战胜克里特。Similarly to the latter, the present analysis for the UI aerosol type over Athens reveals considerable influence from westerly air masses (47%) at 4000 m compared to only 3% in the boundary layer (Table2)。本研究的结果与以往研究的结果接近，证明气溶胶类型识别计划是有效的[17]，在一般情况下，卫星反演和所用的方法尽管缺乏相互比较的基于地面测量。

关于气团利于在雅典的CM条件的存在（图4、表3.）有明显的是，B和C部门操纵。The majority of the air masses from Sector B belong to the free troposphere (4000 m) for the reasons mentioned above. These results are in agreement with relevant studies in Northern Greece [三十]谁发现了来自大西洋和西欧空气质量块更透明的大气条件。注意还涉及到d和E部门非常低的频率，有利于双方的跨界污染运输或气溶胶的积累。这也是值得非洲大陆（12％-17％），在一般情况下，不利于清洁的环境在地中海的存在提气团的显著部分。结果发现，在这些情况下，无论是在到达雅典之前，其在运输过程中地中海灰尘流出通过沉淀非常弱或湿清除发生。有人还发现，这些病例的70％，包括在雅典沉淀，而多数属于部门C中的气团有初始大西洋起源。

正如所料，DD气溶胶类型主要来源于撒哈拉沙漠的气团，特别是4000米高度的气团(35%见表)4)。Thus, it is concluded that the 4000 m level for the identification of Saharan outflows is reliable as has also been suggested from a variety of studies [40,45]。The most unexpected feature is the high occurrence of air masses from C (32%–36%) and D (16%–20%) Sectors within the boundary layer (1000 m and 500 m), which favor the presence of DD type over Athens. As clearly mentioned above, only a fraction of the DD type corresponds to dust particles and the occurrence of such aerosols associated with a northern flow maybe related to sea-spray or soil coarse-mode particles lifted from the Aegean Sea and transported above Athens. There should be noticed the great differences in the occurrence of DD type revealed from the trajectory analysis (Figure5)。Thus, the Saharan dust aerosols originating from the Sector A are mainly identified by the trajectories at 4000 m, while the coarse-mode particles from northern directions (mainly soil materials and sea spray) seem to travel within the boundary layer. As also expected, the presence of DD type associated with Atlantic air masses is low, mainly occurring in cases that these air masses (specifically at 4000 m) pass near the African continent. It was also found (not presented) that nearly the whole of the air masses originating from Sector E, and associated with DD aerosols over Athens, come from the south direction (North Libyan Sea) enriched with desert particles.

上述级分强烈比例改性季节，这将被进一步分析。此季节变化主要是由气象和天气循环模式在地中海，局部的排放驱动时，气象场利于粉尘爆发，风速和风向，以及去除过程。为了建立在发生对每个扇区的频率的差异，重复为每个单独的季节上述分析。

UI类型的弹簧中的主导地位图是显而易见6(N= 195)。spring UI类型的反轨迹分布与整个数据集密切相关(图1)2)。在冬季，尽管UI型的低发生（N= 34），它的存在是通过气团从d部门边界层内的赞成气团。The large occurrence of air masses from the B Sector at 4000 m is not associated with local pollution, which is mainly attributed to air masses in the boundary layer. Furthermore, significant contribution to the UI type is provided by the local stagnant air masses (Sector E) mainly in the warm period of the year.

洁净的海洋性条件是罕见的在雅典，主要发生在冬季，并且通常与气团源自北大西洋，并从西欧和中欧（图程度较轻相关7、表3.)。属于部门下的CM病例都与快速移动的气团到达雅典时呈下降轨迹，因此不能从欧洲大陆携带空气中的污染物有关。还要注意的是，这些气团是在春季和夏季很少，当他们到跨界空气污染贡献（图6)。这也是值得注意的是，在所有的季节与各部门d和E相关的在雅典CM条件是在任何级别中几乎不存在。CM条件也可以从来自非洲地区始发气团发现。请注意，在夏天他们几乎都发生在冬季和秋季，没有。他们中的大多数都与湿去除过程到达雅典之前有关。

关于轨迹的季节性分布，最有趣的特征是描述了DD类型(图8、表4)。数字8支持我们之前关于不同来源的粗模式粒子(称为DD)按季节比例的陈述。因此,冬天几乎整个DD情况下与空气质量有关的撒哈拉沙漠的起源(行业)。它也值得注意,非洲气团携带沙尘气溶胶的高度支持垂直尘运输这个赛季,这一特性是密切与Kalivitis et al。41)的结果。春季，撒哈拉对粗粒的贡献仍然占主导地位，唯一的区别是4000 m时气团数较高(70%)，增强了自由对流层的尘埃输运。而在夏季，上述情况发生了逆转，粗模式粒子主要与来自北部C区和d区的气团有关夏季与春季相比，DD类型的值也验证了我们的假设，因为这些DD病例中只有一部分与撒哈拉沙漠沙尘颗粒有关。在初秋，类似的情况似乎存在，而在深秋，情况接近冬季。因此，在秋季，C类和A类的比例大致相同。撒哈拉流出区夏季以对流层上层输送为主，秋季以垂直方向输送为主，与克里特岛上空观测到的输送相一致[41]。所有上述的发现显示在图9，其中在每一气雾剂的出现的差异成比例地键入到运输高度清楚地示出。

4.3。返回轨迹和气溶胶特性

在此部分AO并且对于每个气溶胶型FM值研究了在选择的三个高度相对于后轨迹。在AO的平均值和标准偏差FM值在表中给出1,2,3.和4对于整个数据集，UI，CM和DD气溶胶类型，分别。可用数据的数量也给出了每个部门和空气质量的高度。

AO的价值观A区FM在整个实验期间的均值约为0.38和0.61，最低值(0.340.58)与b区气团有关从这个部门FM预计由于海洋气溶胶的主导地位。在另一方面，最高AO(0.37-0.40）的最高值FM（0.63-0.65）一起与来自东欧和地方的排放量（扇区d和E，RESP污染气团有关。）。Zerefos等。[43]表现出增强的柱状小号在希腊北部的值对应于东北方向主要是在夏季，为污染输送了进一步的证据。此外，该部门也已受到严重的生物质燃烧事件[46]。部门E是代表多为当地的循环模式，因此，增强AOFM值应该归因于当地的污染，来自利比亚的撒哈拉沙尘在高海拔地区有一些增强(参见更高的AO)values at 4000 m). Finally, a great part of the measurements at all altitudes (17%–35%) corresponds to Sector C, which is representative at northwestern flow from Central Europe. The lower AO相比于行业d可以在排放控制和空气污染在西欧和中欧国家的结果。

很明显，整个数据集在空气质量的高度和轨迹发生次数的差异不会影响在垂直的气溶胶特性。然而，更大的差异计算为FM值，而不是AO. 这些结果与Pace等人提出的结果一致。[36]谁编写了类似的敏感性研究改变行业的边框和背轨迹的持续时间。他们还发现在较高的差异-Ångström而非AOD。平均AO在我们的分析计算FM值与由Amiridis等人对希腊北部得到的结果吻合。[三十)，他们发现东部、本地和南部地区的aod较高，而西部地区则较低。这也与Formenti等人的研究结果一致。[39]1998年6月至9月在阿索斯山（希腊北部）。他们发现α相当于来自东欧和前苏联的气团。此外，Pace等人[36]发现其中低值-Ångström在兰佩杜萨测量了气团来自北非的到来，而来自欧洲的气团发起表现出逐步增加值。

表格2总结AO的平均值和标准偏差和FM比例值在Sector和空气质量高度为UI类型。由于对应于该UI类型（0.8-1.0）在该参数中的差异FM值的有限范围内是可以忽略不计。此外，非常高的AO值，改变从0.42到0.48，从部门和空气质量海拔计算几乎独立。一个s previously mentioned, the UI type is favored by air masses within the boundary layer and the aerosol properties can more safely be studied for trajectories at 500 and 1000 m. Therefore, the higher AO与来自扇区d和E气团相关联，进一步证实了运输或污染物的积累。较高的平均AOB区对应的数值(0.45)是指有限数量的数据(3%)，是指雅典环境可以被描述为“污染烟雾”的三天时间。较大的标准差也证实了这些值并不代表整个数据集。另一个有趣的发现是最高平均AOvalues (0.47 and 0.48) corresponding to air masses at 4000 m from Sectors A and E. It was found that 18 out of 21 cases from the Sector E correspond to air masses from south directions (Libyan Sea) enriched with dust aerosols at the upper levels. Therefore, under such conditions, that is, heavy anthropogenic aerosols in the boundary layer associated with uplifted layer of Saharan dust enhance the aerosol load over Athens.

至于气溶胶类型，最低的AO(0.13）对应于扇区B（表3.)。自从AO范围是有限的（0-0.2），用于这种类型的，在AO扇区和空气质量的高度之间没有大的变化值观察。然而，可能携带来自A区的沙漠颗粒或来自D区的污染的气团显示出略高的AO值(0.15 - -0.16)。另一方面，FM值的变化更大。因此，粗模式颗粒(沙尘或海水喷雾)和细模式气溶胶(局部或运输污染)对总AO的贡献更大是用于扇区A，B（0.46-0.51）和d，E（0.55-0.62），分别更强烈。

至于DD型，它建立这种类型可分为两组：撒哈拉原点和从北部方向（b）中粗模式颗粒（海喷雾或土尘）（a）的沙漠尘气溶胶。在AO并在三个海拔FM值在表4进一步证实之前的假设。AO的增加从扇区的A值（从0.53到0.57），观察到作为空气质量高度的增加;这表明在GAA灰尘运输主要发生在对流层。相反，降低AO值（0.49〜0.54）对应于扇区d，表现出与空气质量高度减少的趋势。正如预期的那样，最低AO值（0.44）与来自大西洋气团有关。另一个有趣的特点是非常高的AO值（0.590.24),尽管数量有限的情况下(12),相应的气团在4000部门E .此外,即使在情况下当DD是占主导地位的气溶胶类型在垂直,当地的排放和与行业相关的人为气溶胶D和E增加调频的价值观,这是最低的气团源自部门B。

5。结论

Terra MODIS气溶胶产品（AO分析了在希腊雅典上空获得的气溶胶光学性质的气候学特征。数据涵盖2000年2月至2005年12月期间。基于AO对城市/工业（UI）气溶胶、清洁海洋（CM）气溶胶和粗模式沙漠粉尘（DD）气溶胶三种主要气溶胶类型进行了FM值判别。通过对三个高度4天的空气质量反轨迹分析，对源区的调查表明，UI型是源于东欧边界层内或由于局部排放的空气质量所青睐的类型。相比之下，沙漠沙尘条件与非洲气团的联系主要在大气上层，而清洁的海洋条件虽然罕见，却与大西洋快速移动的气团联系在一起。几乎在所有情况下，非洲气溶胶都显示出较高的AO值FM值较低，为典型的撒哈拉沙尘(AO值的平均值)和调频0.39和分别为0.60。来自东欧的粒子显示出相对较大的AO平均值和FM分别为（0.38和0.65），而来自北大西洋颗粒显示最低AOFM值（0.34）和相对较小的FM值（0.60），与海洋气溶胶一致。然而，由于气溶胶垂直分布的快速变化，基于空气质量轨迹的气溶胶类型和性质的识别是一件相当困难的事情，这是由垂直柱中不同来源的空气质量引起的。气溶胶类型观测模式的许多变化归因于输送来源和气象条件。总的来说，这可能过分强调了与化学、排放源强度以及对气溶胶类型和性质的观测可变性的局部影响相关的过程的重要性。我们的研究结果与其他研究和化学输运模型的密切一致，证明了用于确定不同气溶胶类型在雅典上空输运机制的分析是正确的。因此，目前的方法似乎足以监测不同大气水平的气溶胶和污染物的远距离迁移，也可用于空气质量研究。然而，尽管目前的结果与化学输运模型一致，但在确定雅典上空观测到的气溶胶性质时，远距离输运可能并不总是最重要的因素。因此，仍然存在一些悬而未决的问题。气溶胶来源的强烈季节变化，如二次有机气溶胶或光化学污染，如何影响观测气溶胶类型的变化？云中硫酸盐气溶胶形成的有效性对结果有何影响？在总体分析中，沿任何给定轨迹输送的气溶胶质量如何变化或权衡该轨迹的重要性？本文中所采用的方法并不能真正解决这些问题，这需要化学传输模型来理解。

致谢

笔者想感谢MODIS科学数据的支持团队（过去和现在），用于通过乔瓦尼网站处理数据。该HYSPLIT科研小组提供背轨迹图也表示感谢。

参考

1. J. Haywood和O. Boucher，“对流层气溶胶直接和间接辐射强迫的估计:综述，”地球物理评论，第38卷第1期2000年第513-543页。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
2. IPCC，“决策者摘要”，在气候变化2007:物理科学基础。第一工作组对政府间气候变化专门委员会第四次评估报告的贡献， S. Solomon, D. Qin, M. Manning等编,Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2007.查看在：谷歌学术搜索
3. M. D.特大，Y. J.考夫曼，D.Tanré和T.中岛“从空间对流层气溶胶的遥感：过去，现在和未来”美国气象学会通报卷。80，没有。11，页。2229年至2259年，1999年。查看在：谷歌学术搜索
4. 巴纳巴(F. Barnaba)和戈比(G. P. Gobbi)，“2001年MODIS数据显示地中海地区的气溶胶季节性变化和海洋、大陆和撒哈拉沙尘颗粒对该盆地的相对影响，”大气化学与物理卷。4，没有。9-10页。2367年至2391年，2004年。查看在：谷歌学术搜索
5. C. D. Papadimas，N. Hatzianastassiou，N. Mihalopoulos，X. Querol，和我Vardavas，“空间和基于对6年（2000- 2006年）地中海盆地气溶胶特性时空变化MODIS数据，”地球物理研究杂志D，第113卷，no。11、文章编号D11205, 2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
6. C.冰臼，C. E.兰伯特，U.大研等人，“在地中海气氛非洲尘埃输送的卫星气候学，”地球物理研究杂志D卷。103，没有。D11，第13137-13144，1998年。查看在：谷歌学术搜索
7. D.安东尼和D Nobileau，“地中海的撒哈拉沙尘运输的最近有所增加，从海洋水色卫星（SeaWiFS的）观察发现，”地球物理研究杂志D卷。111，没有。12，文章编号D12214，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
8. A. M. Tafuro, F. Barnaba, F. De Tomasi, M. R. Perrone和G. P. Gobbi，《地中海中部撒哈拉沙尘颗粒特性》，大气研究卷。81，没有。1，第67-93，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
9. D. G. Kaskaoutis，H. D. Kambezidis，P. T. Nastos和P. G. Kosmopoulos，“研究一个强烈的沙尘暴在希腊，”大气环境，第42卷，第29期，第6884-68962008页。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
10. D. Meloni, A. di Sarra, F. Monteleone, G. Pace, S. Piacentino和D. M. Sferlazzo，“地中海兰佩杜萨岛强烈撒哈拉沙尘事件的季节运输模式”，大气研究，第88卷，第2期，第134-148页，2008年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
11. J. Lelieveld，H. Berresheim，S. Borrmann分。等，“全球空气污染十字路口在地中海，”科学卷。298，没有。5594，第794-799，2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
12. A、 Stohl，S.Eckhardt，C.Forster，P.James和N.Spichtinger，“关于洲际空气污染传输的路径和时间尺度”地球物理学研究杂志卷。107，文章ID D4684，2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
13. B、 N.Duncan和I.Bey，“欧洲污染输出路径的模拟研究：季节和年际变化（1987-1997年）”地球物理研究杂志D，第109卷8、文章编号D08301，第1-19页，2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
14. J. Feichter, E. Kjellstrom, H. Rodhe, F. Dentener, J. Lelieveld和G.-J。Roelofs，“全球气候模型中对流层硫循环的模拟”，大气环境，第30卷，no。10-11页，1693-1707,1996。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
15. 普罗斯佩洛，“不同海洋区域的矿物和海盐气溶胶浓度，”地球物理学研究杂志卷。84，没有。C2，第725-731，1979。查看在：谷歌学术搜索
16. J. Heintzenberg，D. C.隐蔽和R.范Dingenen，“粒度分布和海洋气溶胶化学组成：一个汇编和评论，”忒勒斯,B系列，第52卷第2期4、第1104-1122页，2000。查看在：谷歌学术搜索
17. “希腊雅典的气溶胶气候学和不同类型的差异，基于MODIS数据，”大气环境，第41卷第1期。34，第7315-7329页，2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
18. 基于MODIS数据，希腊雅典上空柱状气溶胶光学性质的季节性变化，" P. G. Kosmopoulos, D. G. Kaskaoutis, P. T. Nastos, and H. D. Kambezidis， "环境遥感卷。112，没有。5，第2354至2366年，2008年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
19. Y. J. Kaufman和D.Tanrè，“算法从MODIS对流层气溶胶的遥感，”算法理论基础文档（ATBD-MOD-02），第85，1998年。查看在：谷歌学术搜索
20. R. C.利维，L.A。REMER，S.马图，E.F Vermote，和Y. J.考夫曼，“第二代运算的算法：在从中等分辨率成像光谱仪的光谱反射率的反转土地气溶胶特性的检索，”地球物理研究杂志D卷。112，没有。13，文章编号D13211，2007年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
21. D. A.楚，Y. J.考夫曼，G. Zibordi等人，“全球观测系统-TERRA中等分辨率成像光谱仪（MODIS）监测空气污染的土地从地球”地球物理研究杂志D，第108卷，第21期，第4661条，第ACH4.1-ACH4.18页，2003年。查看在：谷歌学术搜索
22. C. Ichoku，D. A.楚，马图S.等人，“全球验证和MODIS气溶胶产品分析的时空办法”《地球物理研究快报，第29卷，no。12，页1.1-1.14,2002。查看在：谷歌学术搜索
23. D. A.楚，Y. J.考夫曼，C. Ichoku，L.A。REMER，D.Tanré，和B. N. Holben，“MODIS土地气溶胶光学厚度检索的验证，”《地球物理研究快报，第29卷，no。12，第2.1-2.4，2002年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
24. L. A. REMER，D.Tanré，Y. J. Kaufman等人，“MODIS验证气雾剂检索过洋，”《地球物理研究快报，第29卷，no。12，第3.1-3.4，2002年。查看在：谷歌学术搜索
25. R. C.利维，L.A。REMER，D.Tanré等人“的中分辨率成像光谱仪（MODIS）沙尘在骄傲在海洋的检索的评价，”地球物理研究杂志D卷。108，没有。19，第10.1-10.13，2003。查看在：谷歌学术搜索
26. R. C.利维，L.A。REMER，和O. Dubovik，“全球气溶胶光学性质和应用到中分辨率成像光谱仪气溶胶检索土地，”地球物理研究杂志D，第112卷，第13期，文章编号D13210，2007年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
27. L. A. REMER，Y. J.考夫曼，D.Tanré等人，“该MODIS气雾剂算法，产品，和验证，”杂志大气科学卷。62，没有。4，第947-973，2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
28. R. R.德拉克斯勒和G. D.罗尔夫，“HYSPLIT（混合单粒子拉格朗日集成轨迹）的模式，” NOAA空气资源实验室，银春，马里兰州，美国，2003年，http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html。查看在：谷歌学术搜索
29. A. Papayannis，D.巴利斯，V. Amiridis等人，“撒哈拉灰尘气溶胶在地中海的测量采用弹性反向散射拉曼激光雷达，在EARLINET项目的帧光度法和卫星观测，”大气化学与物理，第5卷第1期2065-2079页，2005。查看在：谷歌学术搜索
30. 在欧洲气溶胶研究激光雷达网络(EARLINET)的框架下，用希腊Thessaloniki的拉曼激光雷达进行为期四年的气溶胶观测，地球物理研究杂志D，第110卷，no。21、文章编号D21203，第1-12页，2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
31. D.马龙尼，迪A.萨拉，G Biavati等人，“在地中海岛国兰佩杜萨在1999 - 2005年期间撒哈拉沙尘天气的季节性行为，”大气环境，第41卷第1期。14，第3041-3056，2007年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
32. Y、 J.Kaufman，D.Tanré和O.Boucher，“气候系统中气溶胶的卫星视图”性质卷。419，没有。6903，第215-223，2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
33. L. A.雷默和Y. J.考夫曼，“动态气溶胶模型:城市/工业气溶胶，”地球物理研究杂志D卷。103，没有。D12，第13859-13871，1998年。查看在：谷歌学术搜索
34. k.o. Ogunjobi, Z. He和C. Simmer，“来自非洲西部AERONET太阳光度测量的气溶胶光谱光学特性，”大气研究卷。88，没有。2，第89-107，2008年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
35. A.斯米尔诺夫，B. N. Holben，O. Dubovik，R. Frouin，T. F.埃克和I. Slutsker“在从气溶胶机器人网络数据导出的气雾剂光学模型海事组件”，地球物理研究杂志D卷。108，没有。1，第AAC14.1-AAC14.11，2003。查看在：谷歌学术搜索
36. 马隆，“地中海中部气溶胶光学性质之研究”，国立台湾科技大学硕士论文。1.不同气溶胶类型的迁移和识别的影响，"大气化学与物理，第6卷第1期。3、第697-713页，2006。查看在：谷歌学术搜索
37. Moorthy, S. S. Babu和S. K. Satheesh，“季风季节阿拉伯海的气溶胶特征和辐射影响:来自ARMEX野外活动的结果，”杂志大气科学卷。62，没有。1，第192-206，2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
38. 《孟加拉湾上空气溶胶光谱光学深度:传输的作用》，《地球物理研究快报，第30卷，no。5，第53.1-53.4，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
39. P. Formenti，M. O. ANDREAE，T. W. ANDREAE等人，“气溶胶的光学性能和气团大型运输：在沿海和1998年夏季在地中海半干旱现场观察，”地球物理研究杂志D卷。106，没有。D9，第9807-9826，2001年。查看在：谷歌学术搜索
40. A.二萨拉，T.狄Iorio的，M. Cacciani酒店，G. FIOCCO和D. FUA“由激光雷达在兰佩杜萨测量撒哈拉灰尘简档，”地球物理研究杂志D卷。106，没有。D10，第10335-10348，2001。查看在：谷歌学术搜索
41. N. Kalivitis，E. Gerasopoulos，M. Vrekoussis等人，“尘埃输送在地中海从总臭氧映射光谱仪，气雾剂机器人网络，以及表面测量中导出的，”地球物理研究杂志D卷。112，没有。3，文章编号D03202，2007年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
42. D.梅拉斯，H. D. Kambezidis，J. L.沃姆斯利等人，“会议的总结：对空气污染的运输和扩散在沿海城市地区NATO / CCMS试点研究车间，”。大气环境，第29卷，no。24，第3713-3718，1995年。查看在：谷歌学术搜索
43. C. Zerefos, K. Ganev, K. Kourtidis, M. Tzortziou, A. Vasaras，和E. Syrakov，《关于……的起源》${\text{所以}}_2$上述北希腊，”《地球物理研究快报卷。27，没有。3，第365-368，2000。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
44. J. Sciare, H. Bardouki, C. Moulin，和N. Mihalopoulos，“夏季地中海东部气溶胶的气溶胶来源及其对化学组成的贡献，”大气化学与物理卷。3，第291-302，2003。查看在：谷歌学术搜索
45. P.阿尔珀特，P. Kishcha，A. Shtivelman，S. O. Krichak和J. H.约瑟夫，“基于2.5年的模型预测撒哈拉尘垂直分布”大气研究卷。70，没有。2，第109-130，2004。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
46. D. S.巴利斯，V. Amiridis，C. Zerefos等人，“拉曼激光雷达和生物质燃烧事件期间在希腊塞萨洛尼基气溶胶光学特性sunphotometric测量，”大气环境卷。37，没有。32，第4529-4538，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索

版权

版权所有©2010 D.G.Kaskaoutis等人。这是一篇在创作共用署名许可允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，只要正确地引用了原文。