6月7日，環(huán)境科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域Top期刊 Environmental Science & Technology（IF 2022=11.357）在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡(jiǎn)稱西北研究院）遙感與地理信息科學(xué)研究室郝曉華研究員團(tuán)隊(duì)研究成果 Reflection of Solar Light from Surface Snow Loaded with Light-Absorbing Impurities: A Case Study of Black Carbon, Mineral Dust, and Ash。該研究通過多年野外觀測(cè)，深度剖析了積雪不同吸光物質(zhì)對(duì)積雪光學(xué)特征的影響。

　　積雪中不同吸光物質(zhì)(Light-absorbing Impurities, LAIs)對(duì)積雪的光譜特征有重要影響，特別對(duì)積雪的反照率影響較大，進(jìn)而影響地氣能量平衡，間接導(dǎo)致氣候變化。但積雪中不同類型、不同含量吸光物質(zhì)對(duì)積雪光譜特征的定量影響研究較少，限制了積雪污染物的定量遙感反演。

　　基于上述科學(xué)問題，研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)典型積雪區(qū)，使用多角度光譜測(cè)量?jī)x器在人工分布和自然沉積條件下獲得了不同含量黑碳/沙塵/灰分的積雪半球定向反射系數(shù)(Hemispherical Directional Reflectance Factor, HDRF)數(shù)據(jù)集。研究發(fā)現(xiàn)，LAIs引起的積雪反射率擾動(dòng)是非線性減速的，即每ppm LAIs對(duì)積雪反射率的削減隨積雪污染的增加而減小。當(dāng)存在足夠的黑碳時(shí)，雪反射率可能會(huì)保持較低水平而不會(huì)迅速下降，黑碳引起的積雪暗化可能在其濃度處于數(shù)千ppm時(shí)達(dá)到飽和。測(cè)量表明，極高的LAIs濃度水平可能會(huì)增加其消光范圍，黑碳可以使整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)(350-2500 nm)的積雪暗化，而沙塵和灰分只能影響到1200 nm之前(350-1200 nm)。含沙塵或灰分的積雪分別在600和700 nm左右出現(xiàn)光譜斜率突變點(diǎn)。大量沙塵或灰分顆粒的沉積可使1400 nm波段以外的積雪反射率增加，沙塵增加0.1，灰分增加0.2。該研究結(jié)果促進(jìn)了黑碳、沙塵和灰分對(duì)積雪角反射模式影響的全面理解，有助于進(jìn)一步了解吸光雜質(zhì)、模擬臟雪中的反照率以及估算污染物含量。

　　西北研究院碩士研究生紀(jì)文政為論文第一作者，郝曉華為論文通訊作者，德國(guó)地球科學(xué)研究中心、蘭州大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所共同參與研究。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金資助，并得到冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)分析支撐。

　　文章鏈接

LAIs引起的積雪暗化效應(yīng)示意圖 

不同LAIs的消光特性差異