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喜玛拉雅山脉和青藏高原(The Himalaya and the Tibetan Plateau region,HTP)毗邻南亚次大陆等人类活动密集区,正日益受到来自跨境传输大气污染物(如大气棕色云)的影响。碳质气溶胶由于其较强吸光性,能够改变冰冻圈环境如冰川和积雪表面的反照率和辐射强迫,加速第三极地区雪冰的消融。因此,开展该地区碳质气溶胶的研究对揭示其时空变化特征,辨析其释放源区传输途径,以及评估其对生态环境影响具有重要科学意义。然而迄今为止,该区域已开展的碳质气溶胶观测研究非常少见,且仅有的少量研究观测时间均非常短。而且,目前与碳质气溶胶相关的化学传输模式由于缺乏实测数据的支持,所有模式模拟结果均有非常大的不确定性。 本研究报道了喜玛拉雅山脉中段Jomsom站和仲巴站碳质气溶胶观测结果。Jomsom站(28°77N,83°71E,2803 m a.s.l.)有机碳(OC)和黑碳(BC)观测始于2012年,采样周期为一周;仲巴站(29°69N,83°97E,4566ma.s.l.)OC和BC观测始于2013年。从碳质气溶胶浓度水平对比来看,Jomsom站EC浓度(1.7μg m-3)高于仲巴站(0.7μg m-3),而OC浓度由南(Jomsom站,7.9μg m-3)至北(仲巴站,4.9μg m-3)呈现略微减少的趋势。Jomsom-仲巴断面碳质气溶胶浓度水平显著高于珠穆朗玛峰地区南-北坡断面,这可能反映出喜玛拉雅山中西段是大气污染物跨境传输进入青藏高原腹地的重要通道。此外,两个监测站点的OC和BC浓度峰值均出现在季风前期(Jomsom站,OC:25.9μg m-3; BC:18.8μg m-3;仲巴站,OC:6μg m-3; BC:2.1μgm-3),这些浓度峰值与南亚次大陆几次严重的天气污染事件有关,表明跨境传输的碳质气溶胶污染物显著影响到监测站点浓度水平。 利用区域诊断气候分析方法深度揭示了大气污染物(包括碳质气溶胶)跨境传输过程及其影响机理。结合地面和卫星观测资料数据,精细刻画出2009年3月13日至19日大气污染物的数次跨境传输至青藏高原中部的动态变化过程。本论文后向气团轨迹反演主要是通过COSMO数值模型中高分辨率(小时尺度)的数据资料综合计算获得。诊断气候分析研究结果表明,除前人已认知的雅江河谷等几个主要传输通道之外,大气对流和抬升使得包括大气棕色云在内的大气污染物大量通过对流层顶部跨境喜马拉雅山脉传输进入青藏高原腹地,是南亚碳质气溶胶的主要传输途径。这是因为印度中央平原的风速在大气底层较小,使得污染物在短时间内大量聚集。当大尺度西南风形成发展时,使得大量大气污染物被抬升到对流层中部并传输至南亚次大陆的中北部地区,最终形成南亚地区独特的大气棕色云现象。随着西南风的不断加强和发展,大量碳质气溶胶将不可避免跨境传输至HTP地区高寒高冷的地表生态系统,从而加速冰川和积雪的消融,并最终对第三极和全球气候环境产生重大影响。