Motivation
Als Teil der intensiven Pearl-River-Delta-Messkampagne (kurz: PRD,
2004) wurden Ramanlidar- und Sonnenphotometerbeobachtungen im Zeitraum
Oktober bis November 2004 zur Charakterisierung optischer Eigenschaften
von anthropogenem Dunst in der südchinesischen Küstenprovinz
Guangdong durchgeführt. Als Messort wurde Xinken (22.6° N,
113.6° W) ausgewählt, das direkt am Delta des Perlenflusses ca. 80 km
nordwestlich des Stadtzentrums von Hongkong, 60 km südwestlich von
Guangzhou und 50 km westlich von Shenzen liegt. Die Provinz Kanton ist
eine der Regionen Chinas mit dem schnellsten Wirtschaftswachstum. 40
bis 50 Millionen Menschen haben in der Region um das Perlenflussdelta
(mit einer Fläche von 250 km x 250 km) an der Südküste
Chinas ihr Zuhause.
Die chemische Zusammensetzung der Aerosole in der Region
(einschließlich Hongkong) wurde erst kürzlich detailliert
analysiert. Der Dunst besteht hauptsächlich aus Partikeln vom
Verbrauch fossiler Brennstoffe und der Verbrennung von Biomasse.
Kleinere Beiträge resultieren aus regionalen und Ferntransporten
von Staub (einschließlich Straßenstaub) und
Land-Seewind-Zirkulationseffekten (maritime Partikel).
Die klimarelevanten optischen Eigenschaftfen des Dunstes, einer
Mischung von jungen und gealterten Partikeln, wurden bis jetzt noch
nicht quantifiziert. Allgemeine säulenintegrierte und
höhenaufgelöste Messungen von optischen Aerosoleigenschaften
in der subtropischen Region Ostasiens sind sehr begrenzt. Solche
Beobachtungen werden dennoch dringend für eine realistische
Abschätzung der klimatischen Einflüsse gegenwärtiger und
zukünftiger Aerosolverschmutzungen in Ostasien benötigt.
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Messungen
Während des PRD-Experiments wurden Messungen der optischen
Eigenschaften von Aerosolen in China durchgeführt. Das transportable
Ramanlidar Polly misst Extinktions- und Rückstreukoeffizienten
der Partikel getrennt, und gibt deshalb ein entsprechendes
Extinktions-Rückstreu-Verhältnis bei einer Wellenlänge
von 532 nm bei Nacht an.
Am Tag, wenn keine Ramansignale ausgewertet werden können, liefert das Lidar Profile des Partikelrückstreukoeffizienten. Das automatische Sonnenphotometer zeichnet kontinuierlich optische Dicken der Aerosole mit einer hohen spektralen Auflösung bei Tag (ca. 10 Aerosolkanäle) von 351 - 1063 nm auf. Die Unsicherheiten bei der Bestimmung der optischen Dicke liegen in der Größenordnung von 0.01 - 0.03.
Diskussion
Die Ramanlidar- und Sonnenphotometermessungen zeigten hohe Werte der
optischen Dicke von im Mittel 0.91 bei einer Wellenlänge von
532 nm. Es wurden säulengemittelte
Partikelextinktionskoeffizienten von bis zu 0.8 km-1 in der Dunstschicht gefunden, die sich bis zu 1.5 - 3 km Höhe erstreckte. Lidarverhältnisse (hauptsächlich 40 - 60 sr) und Angströmexponenten (um 1 für 381 - 502 nm und 1.2 für 502 -1046 nm) zeigen vergleichsweise große und beträchtlich absorbierende Partikel (effektive Radien von ca. 0.3 µm, Einfachstreu-Albedo von 0.85 - 0.9), die hauptsächlich aus industriellen und Biomassenverbrennungsemissionen stammen. Die beobachtete hohe optische Dicke der Aerosole in der Kantonprovinz, eine der chinesischen Zentren mit dem schnellsten Wirtschaftswachstum, steht im Einklang mit dem erwarteten Verschmutzungstrend von 1960 bis 2005, welcher aus Messungen der optischen Dicke von 1960 -1990 abgeleitet wurde.