东亚气溶胶光学厚度时空变化特征及其对气候可能的影响＊

罗 凯，盛立芳

（中国海洋大学1.海洋环境学院；2.物理海洋重点实验室 海洋－大气相互作用与气候实验室，山东 青岛266100）

气溶胶是固态和液态微粒在大气中形成的相对稳定的悬浮体系，是大气中重要的成分之一，也是影响气候变化的重要因子［1］。其来源主要为自然界产生和人为产生两大类。东亚地区的气溶胶种类主要是自然产生的沙尘气溶胶、生物气溶胶，以及人为产生的硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶和炭黑气溶胶等［2－6］。

气溶胶对地面能量收支乃至全球气候变化有着重要影响，是目前气候研究中最大的不确定性因子之一［7］。东亚作为全球气溶胶大值区之一，气溶胶对当地气候的影响不容忽视。而研究气溶胶对气候的影响重要的一点是搞清气溶胶大尺度时空分布特征及其影响因子。同时，气溶胶光学厚度（AOD）作为气溶胶光学特性之一，也是指示气溶胶影响气候的重要参量，成为研究的重要对象。

以往对大范围区域AOD的研究主要通过多个地面太阳辐射观测站资料反演AOD。邱金桓等［8］提出了由太阳短波直接辐射和地面能见度信息配合气象台站太阳直射表观测资料反演700nm AOD的方法，并分析了中国10个太阳辐射站1980—1994年间的气溶胶变化特征；罗云峰等［9］用中国47个太阳辐射站观测资料反演了1961—1990年750nm AOD；宗雪梅等［10］反演了1993—2002年我国16个辐射观测站的AOD；许潇锋等［11］通过从水平面直接辐射日曝辐量反演了我国50多个台站1961—1990年750nm AOD。这些研究表明，我国AOD在空间上分布很不均匀，各站点变化不同，全国平均而言，AOD多年来呈增长趋势，春季AOD最大。

此外，邱明燕等［12］利用单站点气溶胶资料对青岛地区AOD做了研究，表明青岛AOD日变化较大，受风向和天气状况影响明显。肖钟湧等［13］利用站点资料对杭州AOD的研究表明，当地AOD在冬季普遍大于夏季，且AOD区域差异明显，在人为活动强烈的地区更大。蔡子颖等［14］利用单站点资料对郑州AOD的研究表明，当地AOD夏季最高，春季最低。也有学者利用卫星资料对北京［15］、四川［16］、上海［17］等地区的 AOD进行了研究。研究表明，北京、四川AOD受地形影响显著，四川AOD季节变化不明显，上海AOD有明显日变化和季节变化，并可能受到气象因子影响。

对于气溶胶大尺度时空分布的研究，利用卫星遥感资料较为方便，也十分必要［18］。有研究利用Terra或Aqua卫星上搭载的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS）气溶胶资料分析了中国东部AOD的时空分布特征［19－21］，结果表明，MODIS气溶胶产品在东亚海陆都达到了一定的精度，AOD在中国东部地区及中国海域有明显的区域特征和季节变化。

以往对AOD长期变化的研究在空间上多为单站点、小尺度，而空间上的大尺度研究往往时间尺度较小，长期变化不明显。邱金桓等［22］指出，利用卫星遥感与地基网络探测相结合，研究气溶胶光学特性的时空分布是1个有待研究和突破的问题。本文利用MODIS气溶胶资料在大时空尺度上的优越性，结合AERONET站点资料，从较大空间尺度分析整个东亚AOD在较长时期内（2000—2011年）的分布特征，试图找到不同地区AOD变化的共性和区别，及其关键的影响因素，以便对东亚AOD时空分布有更全面和深入的了解。

1 数据介绍

气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth，AOD），是衡量气溶胶粒子对太阳辐射消光（散射和吸收）能力的1个重要参数。太阳辐射在大气中传输时，路径上两点间的光学厚度等于沿两点路径的单位截面上气溶胶所有吸收和散射物质产生的总衰减，表示对太阳辐射消光作用的强弱，表达式为式（1）。它是无量纲量，由气溶胶类型、含量的大小以及粒子谱分布等决定。AOD作为大气气溶胶最基本的光学特性之一，是表征大气气溶胶状况的1个重要物理量，是评价大气环境污染、研究气溶胶气候效应的关键因子。同时，由于太阳辐射能量主要集中在可见光波段，因此可见光波段的AOD对地球辐射平衡的影响较为显著，成为研究中的重点。本文选取的AOD为550nm。

式中：λ为波长；τ（λ）为波长λ处的气溶胶光学厚度；h为大气高度；β为高h处气溶胶粒子在波长λ处的消光系数。

Angstrom指数表征垂直气柱内气溶胶粒子的谱分布，表示颗粒的平均半径。Angstrom指数α可以利用公式（2），由2个波段的AOD求得（这里选的是440和675nm）。气溶胶粒子平均半径随着α的增大而减小，因此Angstrom指数可用来判断气溶胶粒子大小及类型。

式中：τ440、τ675分别代表440和675nm 的 AOD。

MODIS是Terra和Aqua卫星上都装载的重要传感器，是地球观测系统 （Earth Observing System，EOS）计划中用于观测全球生物和物理过程的仪器。它提供0.4～14.5μm之间36个波段的图像，星下点空间分辨率可为250、500和1 000m，视场宽度为2 330km，每2d可连续提供地球上任何地方白天反射辐射和白天／昼夜的发射辐射数据，包括对地球陆地、海洋和大气观测的可见光和红外波谱数据。其数据集既可以用于研究云、水汽、气溶胶、痕量气体、陆表和洋面特性等的相互作用，也可以用于研究它们对地球能量平衡和气候变化的影响。搭载MODIS传感器的Terra卫星于2000年升空，至今已有12a的资料。

AERONET使用CE318型太阳光度计进行气溶胶地基观测，目前在全球分布有500多个站点。提供全球不同气溶胶类型区的AOD、Angstrom指数、反演参数产品和可降水量数据［23］。它的产品有很高的精度，例如 AOD产品误差在0.01～0.02之间［24］。所以该网站在气溶胶卫星遥感产品和模式产品的验证等方面发挥了重要作用。

本文主要使用了Terra卫星MODIS传感器2000—2011年的月平均550nm AOD资料，气溶胶自动观测网（Aerosol Robotic Network，AERONET）在东亚5个典型站点2006年的日平均440和675nm AOD资料，日平均440～675nm Angstrom指数资料，以及NCEP／NCAR 2000—2011年的月平均850hPa位势高度资料。

为使卫星和地面观测的AOD波段统一，利用440和675nm AOD 以及公式（2）、（3）计算得到 AERONET 550nm的 AOD。

式中：τ440、τ550分别代表440和550nm的 AOD。

2 东亚AOD时空分布的EOF分析

为了解东亚AOD的时空分布和不同成因及类型，本文对2000—2011年季节平均的AOD数据做了距平EOF分析。季节划分：春季为3、4、5月，夏季为6、7、8月，秋季为9、10、11月，冬季为12月和次年1、2月。AOD的距平值指的是每个季节的原始值与2000—2011年共48个季节所作的总平均值之差，保留季节信号。

表1 EOF前9个模态的特征值、方差贡献率和累积方差贡献率Table 1 Eigenvalue，variance contribution and cumulated variance contribution of the first nine modes of EOF

表1为EOF前9个模态的特征值、方差贡献率和累积方差贡献率。其中第一模态方差贡献率为41.96%，第二模态方差贡献率为19.09%，其余模态方差贡献率都在3%以下。

根据 North等［25］提出的检验方法，令其中δλα是相邻特征值之间的样本误差，λα为第α模态的特征值，n为样本容量。当相邻两特征值之差大于δλα时，这2个特征值可分离，所对应的模态有意义。经过计算，λ1－λ2＝194.74，δλ172.93；λ2－λ3＝144.42，δλ233.18。得出：λ1－λ2＞δλ1，λ2－λ3＞δλ2，第一模态和第二模态有意义。其他模态相邻两特征值之差都小于δλα，故不再考虑。

2.1 EOF第一模态分析

图1 EOF第一模态空间分布Fig.1 Spatial pattern of EOF Mode－1

图2 EOF第一模态时间序列Fig.2 Time series of EOF Mode－1

图1 为第一模态的空间分布型。可以看出，东亚AOD整体呈同位相变化。陆地上，振幅最大的地区在中国华东、华北，越往南振幅越小，尤其在中国西南地区，振幅最小。海洋上最大振幅出现在35°N以北靠近大陆的部分，越往南振幅越小，在20°N以南振幅最小，甚至在17°N以南的南海出现反位相。图2为第一模态时间序列，图中圆点所对应的时间刻度依次为每年的春、夏、秋、冬。结合图2可以发现第一模态空间型有明显的季节变化，空间型在春季最显著，其次为秋冬季，但位相相反。对于春季来说，2003年春季AOD变化最大，2004年最小。从图2还可以看出，春季和夏季AOD的变化在2000—2003年整体上都呈现增大趋势，2004年突降，又在2004—2008年呈现增大趋势，2009年突降，整体上体现出5a左右的周期性振荡。秋季AOD变化在2006—2010年呈反位相逐年增大的趋势。冬季变化规律不甚明显。由于资料长度所限，以上表现出的周期可能并不十分准确。研究表明，亚洲季风存在准2a，准3～5a的年际振荡［26－28］，由于 AOD受风向、温度和湿度等气象要素影响明显，而这些气象要素的变化与季风系统密切相关，所以春夏季AOD出现的年际振荡可能与亚洲季风的年际振荡有一定关系，但这需要进一步研究。

第一模态在春季最为显著，对春季AOD距平场进行合成后（图略）也得到了与图1类似的空间分布。由于东亚沙尘气溶胶也在春季明显［29］，因此初步判断第一模态主要反映了春季沙尘气溶胶对东亚地区AOD的影响。为了进一步验证该猜测，本文利用AERONET东亚5个典型站点2006年的日平均550nm AOD资料和440～675nm Angstrom指数资料进行研究。Angstrom指数α的范围一般为0＜α＜2，平均值大约为1.3。气溶胶粒子平均半径随着α的增大而减小。城市－工业气溶胶一般为1.1≤α≤2.4［30］，生物质燃烧气溶胶为1.2≤α≤2.3［30］，沙尘气溶胶一般为－1≤α≤0.5［31］，海盐气溶胶为1.1≤α≤1.8［32］。选择2006年的原因，一是当年春季沙尘天气较为典型，二是这5个站点在当年的观测资料都较全，其他年份则有某些站点资料不完整导致无法比较。

图3 北京站2006年Angstrom指数与AOD的对应关系Fig.3 Correspondence between Angstrom index and AOD in Beijing Station，2006

图3为北京站2006年Angstrom指数与AOD的对应关系。由于受到云的影响等原因，并不是每天都有观测数据，所以每个季节的观测天数少于季节实际总天数。一般而言，550nm AOD超过1时已经较大，本文为方便论述，合理选择AOD＝1.5作为衡量AOD大值的标准。另外，根据上文对Angstrom指数的介绍，认为Angstrom指数小于0.5时表示受到沙尘影响。

从图3a可发现，春季Angstrom指数绝大多数在1.0以下，低于0.5的时次超过春季总观测时次的28%，而另外三季（见图3b，3c，3d）的Angstrom指数大多集中在1.0附近或大于1.0。这说明北京地区春季受沙尘影响十分明显。而春季AOD较高的日期，Angstrom指数普遍较小。绝大部分AOD大于1.5的日期，Angstrom指数都小于1.0，甚至是小于0.5，即受到了沙尘气溶胶的影响。北京地区春季AOD出现高值的日期与Angstrom指数出现低值的日期较为吻合，即当气溶胶以沙尘气溶胶为主时AOD偏大，这说明沙尘气溶胶造成了北京地区春季部分AOD高值的出现。这与杨志峰［33］在对北京上甸子测站气溶胶资料研究中得出的结论一致。造成这一现象的原因主要是中国华北地区以及蒙古国南部在春季干旱少雨，且风力较大，气溶胶的湿沉降较小，蒙古国南部沙漠地区易起沙尘，一定条件下大量沙尘气溶胶向东长距离输送，甚至可以扩散到东部沿海，这种现象在4月份最明显［29］，这使得北京地区的AOD值在春季较高。对其他站点（韩国Anmyon站，日本Shirahama站，太湖站）的研究也得出了类似的结论：春季受到沙尘影响，Angstrom指数普遍偏小，AOD高值的出现也受到沙尘影响。

图4 2006年东亚五站点日平均Angstrom指数Fig.4 Daily mean Angstrom index of five stations in East Asia，2006

图4 为北京站、韩国Anmyon站、太湖站、日本Shirahama站和香港PolyU站2006年日平均Angstrom指数。从图中可以较明显地发现2006年春季东亚内陆的沙尘气溶胶对整个东亚地区的影响过程：

亚洲北部地区气候较干燥，蒙古国南部、中蒙交界和中国西部、北部的戈壁、沙漠等是全球沙尘气溶胶的重要发源地。北京站（见图4a）位于116°E，虽然离沙尘源地较远，但从3月初开始Angstrom指数逐渐减小，小于0.5的记录增多，表示当地开始受到沙尘气溶胶影响，一直持续到4月底，并造成了当地AOD的增加；韩国Anmyon站（见图4b）位于126°E，韩国属于半岛国家，其附近没有较大的沙尘来源，但从3月下旬开始，也出现了Angstrom指数小于0.5的观测记录，即沙尘气溶胶开始增加，一直持续到4月下旬；日本Shirahama站（见图4d）位于135°E，日本为岛国，本国的森林覆盖率很高，附近同样没有较大的沙尘来源，但从3月下旬开始，也开始受到沙尘气溶胶的影响，一直持续到4月下旬。

北京站、韩国Anmyon站和日本Shirahama站的资料充分说明了春季亚洲北部沙尘气溶胶可以从源地一直向东长距离传播，甚至可以跨海传播到韩国和日本。另一方面，通过以上3图的对比可以发现，沙尘气溶胶对各地区的影响自西向东逐渐减弱，北京站、韩国Anmyon站和日本Shirahama站在春季的Angstrom指数最小值依次增大，Angstrom指数小于0.5的天数也依次减少。

同时，经计算，北京站春季多年平均550nm AOD约0.75，韩国站约0.45，日本站约0.32，3站的 AOD依次减小。这一方面是因为各个站点所处的环境导致本底AOD不同，另一方面也是因为沙尘气溶胶在自西向东长距离传播过程中逐渐减弱，对AOD的影响也自西向东逐渐减弱。

东亚南部地区，太湖站（见图4c）整个春季Angstrom指数都较全年其他时期偏小，几乎都在1.0和0.5之间，这说明该地区还是受到了北方沙尘的影响，使当地气溶胶粒径偏大。但该影响在太湖地区已经较弱，图4c显示，整个春季，虽然Angstrom指数较小，但小于0.5的观测记录只有1个。至于香港PolyU站（见图4e），可以看出亚洲北部的沙尘天气没有对香港地区造成明显的影响。

从太湖站和香港PolyU站的资料可以发现，源自亚洲北部的沙尘气溶胶，在向南传播过程中，逐渐减弱，到达长江流域时已经很弱，而对更偏南的地区影响则更小，反映出当地春季的气溶胶类型不以沙尘气溶胶为主。

通过以上分析可以发现，东亚地区沙尘气溶胶无论时间分布还是空间分布，都和AOD的EOF第一模态所表现出的时空分布特征较为一致。因此认为，沙尘气溶胶是导致EOF第一模态呈现此特征的主要原因。

2.2 EOF第二模态分析

图5为第二模态的空间分布型。可以看出，南北方呈现明显的反位相。正负最大振幅分别出现在华北地区和南海地区。长江流域及其以南大部分地区变化不明显。西北太平洋上，除中国东南沿海外大部分海域变化也不大。结合图6的第二模态时间序列可以发现，第二模态的空间型也有明显的季节变化，空间型在夏季最显著，同时，对夏季AOD距平场进行合成后（图略）也得到了与图5类似的空间分布。第二模态在春季也较明显，但位相与夏季相反，强度也较夏季偏小。夏季存在5a左右的周期性振荡且整体上有上升趋势，春季存在3～4a的周期性振荡且整体上有明显下降趋势，秋季和冬季存在4a左右的周期性振荡但变化较小。春夏季虽然都有周期性振荡，但总的变化趋势相反，使得整个时间序列振幅逐年增大。

各个季节出现的年际振荡为3～5a，与第一模态类似，这也可能是受到亚洲季风存在准2a，准3～5a的年际振荡的影响。由于资料长度所限，年代际振荡所表现出来的周期可能并不十分准确，需要进一步研究。

从时间序列上看，第二模态主要反映了夏季的特征（正的峰值远大于负的谷值），及春夏之间的差异。春季时间序列为负值，配合空间分布表明AOD在北方减小，南方增大；夏季为正值，表明北方增大，南方减小。

春季华北地区盛行西北风，风从燕山山脉和太行山脉吹向东部平原，不利于华北地区气溶胶的聚集；同时大气中温度和湿度都较低，不利于工业气溶胶的吸湿性膨胀。因此，春季华北地区由工业气溶胶导致的AOD相对减小。广东、广西北部为山地，此时盛行的偏南风受地形影响，使得气溶胶在广东和广西南部堆积，同时当地温度和湿度都较高，利于工业气溶胶的吸湿性膨胀，导致当地AOD增大。

夏季华北地区盛行东南风，使得气溶胶易受燕山山脉和太行山脉的阻挡而堆积，同时大气的温度和湿度都较高，因此工业气溶胶大量聚集和吸湿性膨胀，导致AOD增大。华北地区人口比南方更稠密，工业气溶胶的排放源也比南方更多，这使得当地成为整个东亚地区夏季AOD的主要贡献源。相比之下，海南地区AOD下降。但海南地区AOD只是相对第二模态空间型表现为下降，若只看海南地区，其夏季AOD在有些年份比春季大，有些年份比春季小。在海上，由于受到工业气溶胶源区的影响很小，所以除了靠近大陆的海域外，其他海域AOD变化都很小。

通过以上分析发现，人为气溶胶的时空分布特征与第二模态表现出的特征较为类似，因此初步认为，第二模态反映出在排除第一模态沙尘气溶胶影响之后，人为的工业气溶胶决定了AOD的大小和分布。这主要是工业气溶胶受其排放源，地形条件，以及风场、温度、湿度和降水等气象条件的综合影响而造成的。在此分析基础上，时间序列振幅的逐年增大，反映出了工业气溶胶对AOD的贡献在逐年增大。

3 东亚AOD与850hPa夏季西太平洋副热带高压的关系

西太平洋副热带高压（简称西太副高）是影响东亚气候的重要系统，其位置和强度都有较为明显的季节和年际变化，当这些变化出现异常时，往往能够造成东亚地区大范围的旱涝灾害。研究表明，西太副高的移动受到太阳辐射［34］、海洋热力强迫［35］及大气加热［36］等的影响，而气溶胶通过对太阳光的辐射强迫，对以上3个因子都会产生影响。因此有必要分析气溶胶与西太副高之间可能存在的联系。

由于春夏季气溶胶一般集中在对流层中低层［37－38］，因此选择了850hPa西太副高作为研究对象，同时参照王启等［39］定义850hPa西太副高指数的方法，选择1 520线作为刻画850hPa西太副高的指标线，并定义了850hPa西太副高的月平均西脊点指数IW，即月平均850hPa高度场上110°E～155°E，10°N～40°N范围内位势高度1 520gpm线最西端所在的经度。由于该区域的月平均1 520线一般只在5～8月闭合，因此每年只得到5～8月份4个月的IW。

将各月AOD分别与5～8月IW做2000—2011年的相关，结果发现，4月份AOD与6月份IW出现大范围较强的相关性。图7为4月份AOD与6月份IW的相关系数分布，其中阴影区显著性水平超过90%。从图中可以发现，主要的相关区域都在海上，大致以22.5°N为界，以北呈负相关，以南呈正相关，即在22.5°N以北的海域上空随着AOD的增大（减小），850 hPa西太副高西脊点向西（东）移动；在22.5°N以南的海域上空随着AOD的增大（减小），850hPa西太副高西脊点向东（西）移动。在对更低层925hPa的分析中也出现了相同的结论。

对比图1与图7可以发现，图1中EOF第一模态海上极值部分所在区域同图7中出现高相关的区域所在位置较为一致：EOF第一模态海上高值基本出现在30°N～45°N之间，负值区虽然有较多缺测值，但仍可以看出其基本出现在位于5°N～17.5°N，100°E～115°E的南海；而相关系数图中海上负相关较强区基本出现在27.5°N～45°N之间，正相关较强区出现在位于5°N～17.5°N，100°E～115°E的南海。

由前一节论述可知，第一模态主要反映了春季沙尘气溶胶的分布特征。在春季，蒙古国南部、中蒙交界和中国西部、北部的戈壁、沙漠等地干旱少雨且风力较大，易起沙尘且气溶胶的湿沉降较小，在西北风的作用下大量沙尘气溶胶向东长距离输送，扩散到东部沿海，直至日本以东海域，这种现象在4月份最明显［29］。

虽然沙尘气溶胶可以吸收太阳辐射，对沙尘层有很强的加热作用［40］，但由于沙尘对太阳辐射的反照率高于海面，使得对整个海气系统来说，吸收的太阳辐射是减少的。研究表明，东亚春季北太平洋中高纬地区的沙尘气溶胶对太阳的辐射强迫为负［41］，王宏等［42］模拟估算的2001年春季东亚－北太平洋地区大气顶净辐射强迫为－0.943W·m－2，海面为－5.445W·m－2。因此，在沙尘气溶胶盛行并维持一段时间后，该区域海面及低层大气温度将下降，使得该区域气压升高。根据天气分析的经验规则，西太副高更容易向着增压的方向移动［43］。因此，4月份中纬度西北太平洋上空AOD的增大（减小）有可能引起6月份中低对流层西太副高西脊点向西（东）移动。

图7 AOD（4月）与IW（6月）的相关系数分布Fig.7 Correlation coefficients between AOD （April）and IW （June）

由图1分析可知，在低纬度的南海几乎不受沙尘影响，此处的气溶胶类型主要为炭黑气溶胶［44］，该类型气溶胶对太阳辐射主要为强烈的吸收作用，使得大气增温，同时造成海面接收的太阳辐射减少。但整个海气系统的辐射强迫为正，且一般在春季最显著［45］，正辐射强迫最终导致大气和海面温度升高［46］。海气温度的升高进一步加强了当地的对流活动，有利于南海季风槽的形成和增强，而南海季风槽的形成和增强进一步使得西太副高西脊点向东移动。所以春季南海AOD增大（减小），有可能引起中低对流层西太副高西脊点向东（西）移动。徐海明等［47］的研究表明，孟加拉湾对流的加强可导致西太副高西脊点向西移动，同时也得出孟加拉湾和南海－西太平洋的对流活动相反，当孟加拉湾对流活跃时，南海－西太平洋的对流活动会明显受到抑制，南海季风槽中断；祝从文等［48］的研究表明南海－西太平洋一带的上升运动可以通过纬向环流为西太副高的东移提供条件。二者在一定程度上都佐证了本文所研究南海区域的AOD与IW的联系。

从图7还可以发现，与负相关区域相比，正相关区域更加集中，相关系数也更大，这说明AOD对西太副高的影响可能受太阳辐射随纬度的变化而变化。南海处于热带，太阳辐射比中高纬度强，AOD在变化程度相同的情况下，对辐射的影响也更强。同时，由于南北方气溶胶类型不同，炭黑气溶胶对太阳辐射的吸收比沙尘气溶胶强很多，而沙尘气溶胶对太阳辐射的后向散射能力强于炭黑气溶胶［49］，这造成二者对辐射及海气温度的影响程度也不尽相同。

陆地上之所以没有出现较好的相关性，原因可能是陆地上空气溶胶类型比较复杂，多种类型气溶胶混杂导致对太阳辐射的强迫作用正负及大小不定，使相关性不明显；另一方面也可能是陆上气溶胶导致的地面、大气温度变化，与海洋上的西太副高联系不大。

4 结论

本文利用Terra卫星MODIS传感器2000—2011年550nm AOD资料，AERONET东亚站点AOD和Angstrom指数资料，以及 NCEP／NCAR的2000—2011年位势高度资料，用经验正交函数分解方法（EOF）分析了近12a东亚AOD时空分布特征，同时分析了AOD对夏季850hPa西太平洋副热带高压的影响。研究结果表明：（1）EOF第一模态，东亚AOD整体呈同位相变化。陆地上，振幅最大的地区在中国华东、华北，越往南振幅越小，尤其在中国西南地区，振幅最小。在海洋上，最大振幅出现在35°N以北靠近大陆的部分，越往南振幅越小，在20°N以南振幅最小，甚至在17°N以南的南海出现反位相。空间型在春季最显著，其次为秋冬季，但位相相反。沙尘气溶胶是导致EOF第一模态出现的主要原因。

（2）EOF第二模态，东亚大陆AOD在南北方呈现明显反位相，正负最大振幅分别出现在华北地区和南海地区。长江流域及其以南大部分地区变化不明显。西北太平洋上，除中国东南沿海外大部分海域变化也不大。空间型在夏季最显著，春季也较明显，但位相与夏季相反。第二模态反映出在排除第一模态沙尘气溶胶影响之后，人为的工业气溶胶决定了AOD的大小和分布。这主要是工业气溶胶受其排放源，地形条件，以及风场、温度、湿度和降水等气象条件的综合影响而造成的。

（3）4月份西太平洋上AOD与6月份850hPa西太副高的西脊点指数有较明显的2个月超前相关。该相关大致以22.5°N为界，以北呈负相关，以南呈正相关。初步分析认为：北部负相关是由于4月份当地海域上空受沙尘气溶胶影响，负的辐射强迫使温度下降，气压上升。因此AOD的增大（减小）将导致西太副高西伸（东退）。南部正相关是由于4月份当地海域上空受炭黑气溶胶影响，正的辐射强迫使温度升高，对流加强。因此AOD的增大（减小）将导致西太副高东退（西伸）。

当然，EOF只是1种纯数学的分析方法，其结果不一定与物理意义吻合。本文中，前两模态分别可以解释方差的41.96%和19.09%，虽然比较大，但毕竟没有体现出AOD分布的所有特征。同时，1个模态可能受多种物理机制共同影响，1种物理机制也可能在多个模态中发挥作用，所以文中所述影响2个模态的主要因素，不能完全解释该2个模态表现出来的所有特征，但对于主要特征，文中解释是合乎逻辑的。

文中提到EOF时间序列出现的年际振荡，还需要更长时间尺度资料的验证，与亚洲季风年际振荡的关系，也有待进一步研究。

另外，西太副高的移动受多种动力、热力因子综合影响，情况复杂，本文只是从1个可能的方面进行了初步分析并提出观点，要想深入了解气溶胶对西太副高的影响，还需大量的研究工作。

致谢：感谢NASA提供的 MODIS AOD资料，感谢AERONET提供的AOD和Angstrom指数资料，感谢NCEP／NCAR提供的位势高度资料。

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