基于多源数据的夏威夷大气低层火山灾害影响分析

自2018年5月3日起,位于美国夏威夷大岛上的Kilauea火山(19.41°N,155.28°W)开始了为期数月的剧烈喷发活动.为了探讨此次火山灾害活动对局地大气所造成的影响,综合利用地面环境监测站数据、MODIS Level 1B数据、GDAS再分析资料以及CALIPSO数据对此次火山活动期间的主要污染物浓度特征、火山灰气溶胶的水平分布特征及光学特性展开分析.结果表明,由于赤道东风带的存在,近地面火山口以西地区受喷发活动影响较大.在火山活动期间,西部沿海细粒子和SO2浓度较3～4月明显上升,逐三小时SO2浓度的中位数环比上升一个量级,PM2.5浓度中位数则均达到前两个月数值水平3倍以上;利用MODIS和CALIPSO遥感数据分析得到,平均气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的高值区总体上自夏威夷大岛往西呈现东北-西南向带状分布,西部沿海的部分区域平均AOD甚至超过1.6;此次火山活动过程中陆地部分的低层气溶胶类型以烟尘型为主,平均色比(Color Ratio,CR)达到1.2～1.5;平均粒子退偏振比(Particulate Depolarization Ratio,PDR)在2 km高度以上多分布在0～0.06范围内,以球形颗粒物居多,而在2 km以下区域则由非球形颗粒物占主导.研究显示,此次火山灾害事件中,夏威夷大岛以西地区在东风带输送下近地面污染物浓度剧烈上升,生成的颗粒物多为粒径较大且不规则的烟尘气溶胶.