中东与撒哈拉沙尘跨境迁移至卡拉奇的光学与辐射特性对比研究及其气候效应分析

本研究针对沙尘气溶胶对地球气候系统辐射能量平衡的影响，分析了源自中东与撒哈拉沙漠并迁移至巴基斯坦卡拉奇的沙尘事件的光学与辐射特性。通过AERONET、MODIS与MERRA-2数据结合HYSPLIT模型，研究人员发现撒哈拉沙尘在短波段的吸收性气溶胶光学厚度（AAOD）更高，且顶部大气辐射强迫（DRF-TOA）更负（-30.353 Wm?2），表明其具有更强的后向散射能力，对区域气候建模与辐射效应评估具有重要意义。

　　

沙尘气溶胶通过其独特的光学与辐射特性在地球气候系统中扮演重要角色，显著影响辐射能量平衡。本研究对比分析了迁移至巴基斯坦卡拉奇（24.86° N, 67.00° E）的中东与撒哈拉沙尘的光学及辐射特性。通过气溶胶机器人网络（Aerosol Robotic Network, AERONET）提供的气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth, AOD）与?ngstr?m指数（?ngstr?m exponent, AE）数据识别沙尘事件，并借助MODIS真彩色卫星影像与现代回顾性研究应用分析（Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Application, MERRA-2）的沙尘柱质量密度数据进行验证。采用混合单粒子拉格朗日积分轨迹（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory, HYSPLIT）模型追溯沙尘来源与传输路径。2010–2019年间共识别16起沙尘事件，其中10起来自中东，6起来自撒哈拉沙漠。在440 nm波长处，中东沙尘与撒哈拉沙尘的平均吸收性气溶胶光学厚度（Absorbing Aerosol Optical Depth, AAOD）分别为0.093与0.094；在400 nm波长处，平均单次散射反照率（Single Scattering Albedo, SSA）分别为0.93 ± 0.02与0.919 ± 0.02。较短波长（400 nm）处撒哈拉沙尘的AAOD较高，提示其吸收性气溶胶浓度更高，反映组成与辐射效应的差异。顶部大气辐射强迫（Radiative Forcing at the Top of the Atmosphere, DRF-TOA）平均值在中东与撒哈拉沙尘中分别为-28.544 Wm^?2与-30.353 Wm^?2，表明撒哈拉沙尘具有更强的后向散射能力。