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为深入了解我国不同背景地区大气冰核浓度特征,本文通过在我国不同地区进行大气冰核及气溶胶的采样观测。研究发现：观测期间,黄山光明顶的冰核浓度数值均值为2.208 L-1;南京地区的冰核浓度数值均值为7.16 L-1;泰山山顶的冰核浓度数值均值为3.455 L-1;泰山山底的冰核浓度数值均值为4.818 L-1;新疆地区无沙尘天气冰核浓度数值均值为11.27 L-1;新疆有沙尘天气冰核浓度数值均值为51.812 5 L-1。研究给出了不同背景地区的大气冰核浓度的温度谱和湿度谱的分布。同时,研究发现,冰核数浓度与粒径大于0.5μm的气溶胶粒子数浓度的相关性较高,也就是气溶胶粒子中大颗粒所占比例越高,冰核数浓度越高。此外,还建立了基于活化温度、过饱和度以及大于0.5μm气溶胶粒子数浓度的冰核参数化方案,它们可以分别适用于沙漠地表,相对清洁的背景区域和人为污染较多的城市背景。 相似文献
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亚青会期间南京地区大气冰核的观测分析 总被引：1，自引：0，他引：1
2013年8月2—26日亚青会期间对南京地区进行了大气冰核的观测采样,同时结合气溶胶、气象要素等观测资料,研究了南京地区大气冰核浓度的分布特征,探究在污染管控措施下大气气溶胶的变化是否对冰核浓度产生影响。结果表明,大气气溶胶浓度在污染管控的措施下明显降低,冰核浓度在多种因素影响下没有明显降低的变化趋势,但有明显的日变化特征。燃放烟花的空气污染时刻,大气冰核浓度随污染物浓度的增加会明显增加。当活化湿度达到水面过饱和,温度范围为-12~-23℃时,南京夏季的冰核浓度范围为0.38~50.55 L~(-1)。将活化温度和冰面过饱和度同时加入到参数化公式中得到大气冰核浓度N(T,S_i)=0.003 1exp(-0.254 9T+0.161 6S_i)。进一步分析冰核浓度与PM_(2.5)、PM_(10)、PM_(10)-PM_(2.5)的关系,发现冰核浓度与PM_(10)-PM_(2.5)的相关性较高,相关系数为0.55,说明大粒径气溶胶粒子更容易充当冰核,大粒径气溶胶在冷云过程中起着更为重要的作用。 相似文献
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南京地区大气冰核浓度的测量及分析 总被引：5，自引：2，他引：3
2011年5～8月期间使用5L混合型云室以及静力扩散云室对南京不同成核机制的大气冰核进行了观测,进而分析了近地层冰核浓度特征。结果表明:活化温度为－20°C时,5L混合型云室观测的总冰核浓度为20.11个/L,静力扩散云室模拟高水汽(计算的云室内水面过饱和度为5%)和低水汽(计算的云室内冰面过饱和度为5%)条件下冰核浓度分别为0.93个/L以及0.29个/L。晴好条件下冰核浓度具有明显的日变化特征,白天冰核浓度高于夜间;在下午时段冰核浓度达到全天最高值,这说明大气冰核可能与大气湍流强度、人类活动以及工业污染有关。降水对冰核的清除作用明显,台风系统过程中冰核浓度明显增加。南京地区冰核浓度随温度降低和湿度增加而增加。后向轨迹模式分析表明东北海洋气团冰核浓度最高,不同气团中冰核浓度的差异随着活化温度的降低而减小。个例分析秸秆燃烧生成的PM1(大气中直径小于或者等于1 μm的颗粒物)与冰核关系发现燃烧产物对冰核有一定的贡献。 相似文献
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利用国内首台在线连续流量扩散云室,2017年冬季在华北地区高山站开展了大气冰核观测;结合常规气象要素、降水滴谱、气溶胶观测,分析了大气冰核数浓度特征,并对冰核活化参数化方法以及降雪对冰核的影响进行了研究。结果表明:（1）大气冰核在不同时间的浓度差异较大,?20°C时数浓度变化范围为2.50～76.8 L?1,平均值为18.347 L?1;（2）大气冰核浓度随活化温度降低呈指数增加趋势,随过饱和度增加呈指数增加,凝华核化所占比例约为18.64%;（3）大气冰核与粒径大于0.5 μm的气溶胶数浓度的关系可用参数化表示,相关性大于仅基于活化温度建立的参数化公式;（4）降雪过程大气冰核具有先增加后减少的特征。降雪开始后大气冰核数浓度增加,降雪后期系统过境伴随的大风,对气溶胶的清洗作用明显,大气冰核随之减少。本研究为在线连续流量扩散云室类型的冰核观测仪在国内首次使用,所建立的冰核参数化公式有助于华北地区冬季地形云及其降水的微物理特征研究,同时在云模式的发展和人工影响天气研究中也有重要的参考意义。 相似文献
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南京冬季持续性强浓雾天气中三级分档雾水的理化特性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
2013年12月7—9日南京出现持续性强浓雾天气过程。利用观测试验中获取的三级分档雾水和分粒径气溶胶的水溶性离子浓度,气溶胶数浓度谱、雾滴谱以及自动气象站获取的气象要素等资料,通过对比研究浓雾过程中4—16 μm（3级）、16—22 μm（2级）、>22 μm（1级）3个粒径范围雾滴（雾水）与分粒径气溶胶的微物理特征和化学特性,探讨不同粒径气溶胶粒子吸湿增长对雾滴的贡献以及气溶胶离子组分对不同尺度雾滴化学性质的影响。结果表明,在强浓雾天气中,能见度为50 m左右,短波辐射减弱形成稳定逆温层,有助于污染气溶胶的累积并吸湿增长向雾滴转化。雾滴的增加主要集中在小滴范围, 直径在0.5—1 μm的气溶胶粒子对其贡献最大。各粒径段气溶胶中阴离子NO3-和SO42-均表现出较高值,阳离子中Ca2+浓度最高。三档雾水中各阴、阳离子浓度均在4—16 μm小滴雾水中最高,16—22 μm中滴雾水和>22 μm大滴雾水的阴、阳离子浓度没有明显的高低之分。阳离子中Ca2+的浓度在第1级小滴雾水中最高,2级和3级雾水中NH4+的浓度最高,阴离子中NO3-和SO42-在各级雾水中浓度相差不大。雾水pH值2.7—6.9,呈酸性,小雾滴酸性更强。 相似文献
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分别利用碳成分分析仪、离子色谱仪和原子吸收光谱仪等获取浙江省临安地区大气气溶胶在春、夏、秋、冬四季的质量浓度、离子与碳成分特性，并对不同粒径气溶胶成分分布特点作了较详细分析。结果表明:气溶胶质量浓度、可溶性离子浓度以及碳成分浓度具有明显的季节变化趋势。整个尺度范围内，气溶胶质量浓度季节变化特点为春季浓度最高，达到534 μg/m3；冬季次之，质量浓度为117.21 μg/m3；夏季浓度最低，平均为65.7 μg/m3；秋季质量浓度98.6 μg/m3。可溶性离子成分在气溶胶中所占比例具有明显的季节性，其中夏季最高为49.4%，春季最低为11.3%。硫酸根离子SO42-和氨根离子NH4+和硝酸根离子NO3- 3种离子浓度之和约占离子总量的75%~83%。受温度影响，硝酸根离子NO3-浓度随季节变化幅度较大，夏季平均浓度为1.7 μg/m3, 冬季平均浓度为11.5 μg/m3，是夏季浓度的6.8倍。碳浓度分布特点显示，气溶胶中元素碳浓度春季最高，夏季最低。有机碳浓度春季最高，冬季最低。气溶胶粒度分布特点也非常明显。四季中粒径小于11 μm（PM11）的气溶胶均占气溶胶总量的90%以上，粒径小于2.1 μm（PM2.1）的气溶胶占到气溶胶总量的53%以上。可溶性离子在粒径小于2.1 μm气溶胶颗粒中，以硫酸根离子、氨根离子和硝酸根离子为主。碳成分尺度分布特征为颗粒越小，有机碳及元素碳浓度越高。 相似文献
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为加深对南京地区重霾天气过程纳米尺度气溶胶物理特征的了解,对2017年12月21—25日的一次重霾天气过程进行了综合探测,利用宽范围粒径谱仪观测了此次过程中10～1 000 nm颗粒物数浓度,并结合能见度等气象要素,对重霾期间纳米气溶胶谱分布进行了分析。结果表明:此次霾重污染过程出现在低温、高湿、气压上升期间;与非重污染时期相比,重污染期间N_(10-20)与N_(20-100)降低,N_(100-1000)升高;重污染期间气溶胶粒子平均数浓度为17 035个/cm~3,低于非重污染期间粒子数浓度,N_(100-1000)占总数浓度的55.05%;重霾发生期间纳米气溶胶数浓度谱为单峰结构,峰值在100 nm附近,随着污染加重,纳米气溶胶峰值粒径向大粒径偏移,粒子向大粒径段集中;不同温度对不同粒径粒子数浓度的影响不同,20～100 nm粒径段气溶胶与数浓度与温度呈反相关性,100～500 nm粒子数浓度与温度呈正相关性. 相似文献
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利用3个架次的积分浊度仪和PCASP-100X（Passive Cavity Aerosol Spectrometer Probe）机载观测资料,分析了2013年山西夏季空中有云、无云和少云3种不同条件下气溶胶散射系数的分布特征,讨论了气溶胶散射系数垂直变化与气溶胶数浓度、气象条件的关系,并结合HYSPLIT（Hybrid of Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory model）后向轨迹模型研究气溶胶的运动轨迹和可能的污染来源。结果表明:山西夏季空中气溶胶总散射系数变化范围为0～499 Mm-1,晴空气溶胶数浓度和总散射系数明显大于有云和少云时。气溶胶总散射系数一般随高度的增加而递减。造成气溶胶总散射系数、数浓度偏高的原因有下垫面污染源多、风速小、相对湿度高以及逆温层的存在。550 nm波段气溶胶后向散射比大于0.1,粒径0.1～0.5 μm的气溶胶粒子对散射影响最大,说明山西空中细粒子污染比较严重。气溶胶总散射系数与数浓度有一定的相关性。引起气溶胶总散射系数、数浓度较高的气团传输路径主要为西南路径,局地排放的气溶胶大于远距离传输的气溶胶对散射系数的贡献。 相似文献
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利用2014年7月在黄山光明顶观测的气溶胶吸湿性参数（κ）和气溶胶离子化学组分、有机碳（OC,organic carbon）数据,对多尺度气溶胶吸湿性参数进行分析,并在此基础上建立了多尺度κ的参数化方案。研究结果表明,影响黄山夏季气溶胶来源的主要气团包括西南气团、北方气团以及东南气团。黄山夏季κ的变化范围为0.2-0.48,且随粒径增大成先增大后减小的分布特征;气溶胶粒径在0.15-1.1 μm的强吸湿段,κ>0.3,而在粒径小于0.15 μm和粒径大于1.1 μm弱吸湿段,κκ分布不同,气溶胶粒子在小于1.1 μm的粒径段,当受西南气团影响时,κ值最大,而受东南气团影响时,κ值最小;在气溶胶粒径大于1.1 μm时,κ在两个气团背景下呈现与气溶胶粒径小于1.1 μm时相反的分布特征。影响粒径小于1.1 μm气溶胶吸湿能力的主要水溶性化学组分为NH4+、SO42-、水溶性有机碳（WSOC,water soluble organic carbon）,而影响大于1.1 μm粒径范围气溶胶吸湿能力的主要水溶性化学组分为NH4+、SO42-、NO3-、WSOC和Ca2+。由气溶胶多尺度离子化学组分和WSOC构建的气溶胶κ的参数化方案,在小于1.1 μm和大于1.1 μm的粒径范围内的表达式分别为κreg=0.12+0.45fNH4++0.63fSO42-+0.18fWSOC和κreg=0.01+0.78fNH4++0.76fNO3-+0.8fSO42--0.28fCa2++0.14fWSOC（f为对应组分的质量份数）。两个参数化方案均能较好地预报κ,预报值κreg与κ的计算值间存在较好的相关关系,相关系数通过了置信度99%的显著性检验,且预报误差在30%范围内。 相似文献
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2014年8月15日,山西省人工降雨防雹办公室在山西忻州开展了气溶胶和浅积云的飞机观测,本文利用机载云物理资料,详细分析了华北地区气溶胶、云凝结核（CCN）和浅积云微物理特性及其相互影响。主要结论有:（1）此次过程的边界层高度约为3600 m,不同层结情况下,0.1～3 μm尺度范围内的气溶胶粒子浓度Na、有效直径Da和CCN数浓度的垂直廓线明显不同,近地面Na可达2500 cm?3。（2）CCN的主要来源为积聚模态、爱根模态或者核模态的气溶胶颗粒,0.2%过饱和度下,气溶胶活化率（AR）在各高度层的结果变化不大;0.4%过饱和度下,AR随着高度增加而降低。（3）后向轨迹模式分析表明,2 km以下的气溶胶主要来自于当地城市排放,由细颗粒污染物组成;2 km以上的气溶胶主要来源于中国西北和蒙古地区的沙漠,由亚微米沙尘组成,溶解度相对较低,可作为潜在的冰核。（4）本文细致分析了两块相邻浅积云（Cu-1和Cu-2）的云物理特性。Cu-1云底高度约4500 m,云厚约600 m,云体松散,夹卷较多;云中液态含水量（LWC）基本保持在0.5 g m?3,云粒子浓度Nc平均值为278.3 cm?3,云滴有效直径Dc整体在15 μm以内;毛毛雨滴粒子浓度最大值为0.002 cm?3,云中几乎无降水粒子;粒子谱宽随着高度增加而增大,主要集中在30 μm以内。Cu-2云底高度约3900 m,云厚约1200 m,云体密实;云中过冷水丰沛,LWC有多个超过1 g m?3的区域,云顶附近出现冰晶,云中粒子从凝结增长状态直接进入到混合相态;积云内部粒子水平分布不均,同一高度Nc相差较大,最大可达1240 cm?3。Dc随着高度增加而增大;粒子谱宽随着高度增加而拓展,最大可达1100 μm,谱型由单峰向多峰转变;降水粒子和冰晶图像大多为霰粒子、针状和板状。 相似文献
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The Characteristics of Atmospheric Ice Nuclei Measured at Different Altitudes in the Huangshan Mountains in Southeast China简 总被引：3，自引：0，他引：3
The concentration of ice nuclei （IN） and the relationship with aerosol particles were measured and analyzed using three 5-L mixing cloud chambers and a static diffusion cloud chamber at three altitudes in the Huangshan Mountains in Southeast China from May to September 2011.The results showed that the mean total number concentration of IN on the highest peak of the Huangshan Mountains at an activation temperature （Ta） of-20℃C was 16.6 L-1.When the supersaturation with respect to water （Sw） and with respect to ice （Si） were set to 5％,the average number concentrations of IN measured at an activation temperature of-20℃C by the static diffusion cloud chamber were 0.89 and 0.105 L-1,respectively.A comparison of the concentrations of IN at three different altitudes showed that the concentration of IN at the foot of the mountains was higher than at the peak.A further calculation of the correlation between IN and the concentrations of aerosol particles of different size ranges showed that the IN concentration was well correlated with the concentration of aerosol particles in the size range of 1.2-20 μtm.It was also found that the IN concentration varied with meteorological conditions,such as wind speed,with higher IN concentrations often observed on days with strong wind.An analysis of the backward trajectories of air masses showed that low IN concentrations were often related to air masses travelling along southwest pathways,while higher IN concentrations were usually related to those transported along northeast pathways. 相似文献
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气溶胶影响混合相对流云降水的数值模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用一种新的异质冰相核化参数化方案,研究了当气溶胶同时作为云凝结核和冰核时,在不同高度输送对混合相对流云和降水的影响。结果发现,对于本文研究的理想混合相对流云,气溶胶在边界层的输送导致液滴数浓度明显增加,有效半径减小,霰粒的生长受到抑制,引起霰粒质量浓度降低;而气溶胶在对流层中层4～6km输送时,导致冰晶和霰粒数浓度明显增加。由于较多的冰晶引起更加快速的贝吉隆过程,使霰粒的质量浓度增加;气溶胶在对流层中层2～4km高度输送时冰相形成作用相对较弱,并引起霰粒的数浓度略微增加,由于霰粒的有效半径减小导致其质量浓度下降。气溶胶在不同高度的输送都导致液态和固态降水率降低,随着背景气溶胶数浓度的增加,气溶胶在0～2km、2～4km以及4～6km的输送分别导致累积降水量减少28％～64％、4％～44％和3％～46％,并且对降水的抑制效应及所在高度不同引起的降水差异随着背景气溶胶数浓度的增加而减小。 相似文献
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气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 总被引：5，自引：3，他引：2
气溶胶对云和降水的影响,对于气候系统、大气环境以及水循环至关重要。气溶胶粒子作为云凝结核和大气冰核影响云的微物理过程,进而影响雨、雪、雹和其他形式的降水。近年来,在理解气溶胶的化学成分,气溶胶微物理特性以及气溶胶作为云凝结核和大气冰核影响云降水等方面已取得重大进展。本文对于气溶胶的概念、来源以及气溶胶的直接和间接效应进行了简要概述,重点总结了国内外在气溶胶影响云和降水的机理研究方面的成果,回顾了近年来利用卫星、地面观测设备、机载探测设备等对气溶胶和云进行遥感观测和直接观测所获得的观测事实并讨论了其可能的物理机制,在总结前人研究成果的基础上对未来的研究方向进行了讨论。 相似文献
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气溶胶与云的垂直分布特征是气溶胶间接气候效应关注的重点。基于2018年7—8月华北中部6架次飞机观测数据,研究气溶胶和云滴的垂直和水平分布特征。结果表明:华北中部780~5687 m高度内气溶胶数浓度( Na )平均值为821.36 cm-3,最大量级可达到104 cm-3,云中气溶胶数浓度(Nacc)占总颗粒浓度的80%以上,表明细颗粒占大多数,气溶胶粒子算术平均直径( Dm )平均值为0.12~0.52 μm;大气层结对气溶胶垂直分布影响较大,逆温阻挡气溶胶垂直输送,高空(高度2000 m以上) Dm 的垂直分布受到相对湿度影响较大; Na 和 Dm 在垂直方向波动较大,水平方向波动较小;低层云中云滴数浓度(Nc)较大、液态水含量(L)较小,而中层和高层云中Nc较小、L较大,Nc和云滴有效半径(Re)的概率密度函数均为双峰型分布,L的概率密度函数为单峰型分布;气溶胶数浓度谱基本呈现多峰型分布,而云滴数浓度谱多呈现单峰型分布。 相似文献
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B. S. K. REDDY K. R. KUMAR G. BALAKRISHNAIAH K. R. GOPAL R. R. REDDY V. SIVAKUMAR S. Md. ARAFATH A. P. LINGASWAMY S. PAVANKUMARI K. UMADEVI Y. N. AHAMMED 《大气科学进展》2013,30(1):235-246
Surface measurements of aerosol physical properties were made at Anantapur(14.62°N,77.65 °E,331 m a.s.l),a semiarid rural site in India,during August 2008-July 2009.Measurements included the segregated sizes of aerosolsas as well as total mass concentration and size distributions of aerosols measured at low relative humidity(RH<75%) using a Quartz Crystal Microbalance(QCM) in the 25-0.05 μm aerodynamic diameter range.The hourly average total surface aerosol mass concentration in a day varied from 15 to 70 μg m-3,with a mean value of 34.02±9.05μgm-3 for the entire study period.A clear diurnal pattern appeared in coarse,accumulation and nucleation-mode particle concentrations,with two local maxima occurring in early morning and late evening hours.The concentration of coarse-mode particles was high during the summer season,with a maximum concentration of 11.81±0.98μgm-3 in the month of April,whereas accumulationmode concentration was observed to be high in the winter period contributed >68% to the total aerosol mass concentration.Accumulation aerosol mass fraction,A f(=Ma/Mt) was highest during winter(mean value of Af～0.80) and lowest(Af～0.64) during the monsoon season.The regression analysis shows that both R eff and R m are dependent on coarse-mode aerosols.The relationship between the simultaneous measurements of daily mean aerosol optical depth at 500 nm(AOD500) and PM 2.5 mass concentration([PM2.5]) shows that surface-level aerosol mass concentration increases with the increase in columnar aerosol optical depth over the observation period. 相似文献
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《Atmospheric Research》2005,73(1-2):131-148
The effect of pollution-derived sulphuric acid aerosols on wintertime arctic lower atmospheric ice crystals is investigated. These anthropogenic aerosols differ from natural background aerosols by their number concentration, strong solubility and reduced homogeneous freezing temperature when internally mixed with other compounds. Furthermore, observations suggest that the ice-forming nuclei concentration is reduced by one to four orders of magnitude when the sulphuric acid aerosol concentration is high.Simulations performed using a column model and analysis of observed data for the period of 1991–1994 at Alert (82° 30'N, 62°20'W) are used to assess the changes of the boundary layer cloud characteristics by sulphuric acid aerosols and the potential effect on arctic climate. Results show that aerosol acidification leads to depletion of the ice crystal number concentration and an increase of its mean size. As a result, low-level precipitating ice crystals occur more frequently than ice fog and thick nonprecipitating clouds during high concentration of pollution-derived aerosols. This result is in agreement with observations that indicate an increase by more than 50% of the frequency of precipitating ice crystals when the weight proportion of sulphuric acid is greater than its mean value of 20% of the total aerosol mass. Consequently, the ice crystal size increases and number decreases, and the sedimentation flux of ice crystals and the dehydration rate of the lower troposphere are accelerated in the presence of high sulphuric acid aerosol concentration. As a result, the infrared radiation flux reaching the surface and the greenhouse effect are decreased. This process is referred to as the dehydration–greenhouse feedback. One-dimensional simulation for Alert during the period of 1991 to 1994 shows that a negative cloud radiative forcing of −9 W m−2 may occur locally as a result of the enhanced dehydration rate produced by the aerosol acidity. 相似文献
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Gerson P. Almeida Stephan Borrmann João B. V. Leal Junior 《Meteorology and Atmospheric Physics》2014,125(3-4):159-176
Ground-based aerosol instrumentation covering particle size diameters from 25 nm to 32 µm was deployed to determine aerosol concentration and cloud condensation nuclei (CCN)-activation properties at water vapor supersaturations in the range of S = 0.20–1.50 % in the remote Brazilian northeast semi-arid region (NEB) in coastal (maritime) and continental (inland) regimes. The instruments measured aerosol number concentration and activation spectra for CCN and revealed that aerosol properties are sensitive with respect to the sources as a function of the local wind circulation system. The observations show that coastal aerosol total number concentrations are above 3,000 cm?3 on average, exhibiting concentration peaks depending on the time of the day in a consistent daily pattern. The variation on aerosol concentration has also influences on the fraction of particles active as CCN. At 1.0 % water vapor supersaturation, the fraction can reach as high as 80 %. Inland aerosol total concentrations were about 1,800–1,900 cm?3 and did not show much diurnal variation. The fraction of particles active as CCN observed inland depend on the history of the air masses, and was much higher when air masses were originated over the sea. It was found that (NH4)2SO4 and NaCl are the major soluble inorganic fraction of the aerosols at the coast. The major fraction of NaCl was present in the coarse mode, while ammonium sulfate dominates the inorganic fraction at the submicron range, with about 10 % of the total aerosol mass at 0.32 µm. Inorganic compounds are almost absent in particles with sizes around 0.1 μm. The study suggests that the air masses with high concentration of CCN originate at the sea. The feasible explanation lies in the fact that the NEB’s beaches have a particular morphology that produces a wide surf zone and creates a large load of aerosols when combined with strong and permanent winds of the region. 相似文献