【摘要】：沙塵氣溶膠是大氣中最主要的成分,是引起大氣圈、生物圈、巖石圈相互作用的重要紐帶和全球物質(zhì)循環(huán)及氣候變化中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。塔里木盆地的中心為塔克拉瑪干沙漠,是世界第二大的流動(dòng)沙漠,既是中國沙塵暴天氣的高發(fā)中心,也是全球沙塵暴的高發(fā)中心,它揚(yáng)起的沙塵氣溶膠可通過陽傘效應(yīng)、冰核效應(yīng)和鐵肥料效應(yīng)影響區(qū)域和全球氣候,成為了研究全球變化的熱點(diǎn)區(qū)域之一。雖然塔克拉瑪干沙漠面積達(dá)33萬平方公里,而氣象觀測(cè)站僅限于沙漠邊緣的綠洲,整個(gè)沙漠中的氣象觀測(cè)資料近乎空白。盆地氣候的獨(dú)特性和巨大面積觀測(cè)的空白,使得溫度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象要素的空間分布無法由插值簡單得到。在地面風(fēng)要素資料缺失,而其替代產(chǎn)品如NCEP的再分析或者FNL分析的風(fēng)要素資料在塔里木盆地這一地域幾乎完全失效,進(jìn)而將導(dǎo)致以再分析資料驅(qū)動(dòng)的、所有同風(fēng)場(chǎng)有關(guān)的沙塵模式在該地區(qū)失效。因?yàn)樗死敻缮衬侨蛏硥m暴的高發(fā)中心,它揚(yáng)起巨量的沙塵氣溶膠可影響區(qū)域和全球氣候,對(duì)這一地區(qū)的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行精細(xì)化的模擬,進(jìn)而利用WRF模式準(zhǔn)確模擬盆地內(nèi)沙塵暴過程,評(píng)估沙塵暴的起沙量,對(duì)研究區(qū)域和全球氣候變化具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。針對(duì)以上存在的問題,本文試圖通過利用沙漠風(fēng)積地貌和氣象風(fēng)況觀測(cè)資料,進(jìn)而使用CALPUFF模擬系統(tǒng)中的CALMET模塊,通過定量模擬地表風(fēng)場(chǎng)來對(duì)塔里木盆地內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行修正,獲得精細(xì)化的地表風(fēng)場(chǎng),進(jìn)而將其耦合進(jìn)WRF模式,提高塔里木盆地沙塵暴過程的模擬的精度。其主要結(jié)論如下:(1)1995-2017年觀測(cè)表明,沙塵暴發(fā)生最多的地方是沙漠腹地,邊緣綠洲發(fā)生最多的地方處于盆地的東南端,其次是南部的和田-皮山一帶,以及北部的柯坪-阿拉爾一帶。揚(yáng)沙發(fā)生次數(shù)遠(yuǎn)高于沙塵暴發(fā)生次數(shù),其空間分布大體與沙塵暴的空間分布基本一致。冬季幾乎沒有沙塵活動(dòng),春夏轉(zhuǎn)換過程中的4-5月是沙塵天氣最高發(fā)的季節(jié),7-9月沙塵天氣頻次急劇下降。沙漠腹地雖然也具備這些特征,但7-8月沙漠腹地的塔中卻仍保持非常高的發(fā)生頻次,這與夏季盆地中心熱低壓的存在有關(guān)。(2)確定了冷空氣進(jìn)入塔里木盆地的三條路徑,東路、西路和中路路徑,僅有東路路徑時(shí),盆地內(nèi)出現(xiàn)弱沙塵暴,東路和西路同時(shí)出現(xiàn),出現(xiàn)中等強(qiáng)度的沙塵暴,三條路徑同時(shí)出現(xiàn),出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴過程。在三個(gè)路徑上,分別選取了上游的鐵干里克、烏恰和阿克蘇作為代表站,進(jìn)而建立了代表站與盆地邊緣站點(diǎn)風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系。然后加上根據(jù)沙漠風(fēng)積地貌推測(cè)出的沙漠的地表風(fēng)向,即得到了各站點(diǎn)的風(fēng)速和風(fēng)向。當(dāng)相鄰兩站風(fēng)向相反時(shí),依據(jù)兩站的風(fēng)速大小,站點(diǎn)風(fēng)速小的風(fēng)向修訂為風(fēng)速大的風(fēng)向。(3)利用三個(gè)代表站點(diǎn)的風(fēng)速,判斷冷空氣入侵塔里木盆地的路徑和強(qiáng)度,然后將代表站點(diǎn)由統(tǒng)計(jì)關(guān)系得到的各觀測(cè)站點(diǎn)風(fēng)速和沙漠地貌的風(fēng)向要素輸入CALMET模式,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)CALMET模型,模擬得到精細(xì)化的地表風(fēng)場(chǎng)。通過對(duì)弱、中等以及強(qiáng)沙塵暴過程三個(gè)個(gè)例的分析,CALMET模型模擬除了盆地精細(xì)化的地表風(fēng)場(chǎng)以及水平散度顯示的輻合區(qū),因?yàn)樯衬腥狈庀笥^測(cè)點(diǎn),無法進(jìn)行驗(yàn)證,但其風(fēng)場(chǎng)的輻合區(qū)與衛(wèi)星觀測(cè)的幾乎完全一致。弱、中等以及強(qiáng)沙塵暴過程中的地表風(fēng)場(chǎng)顯示了完全不同的場(chǎng)景,較原來僅靠沙漠風(fēng)積地貌推測(cè)出地表風(fēng)場(chǎng)更符合實(shí)際情況。另外,觀測(cè)推測(cè)沙漠腹地是沙塵暴的高發(fā)中心,但利用CALMET模型模擬的精細(xì)化的地表風(fēng)場(chǎng)與衛(wèi)星觀測(cè)表明,并不是所有的沙漠腹地均為高發(fā)中心,它取決于冷空氣入侵塔里木盆地的路徑。4、耦合了CALMET精細(xì)化的地表風(fēng)場(chǎng)的WRF模式能夠很好地模擬出塔里木盆地的沙塵暴過程,彌補(bǔ)了目前沙塵暴數(shù)值模式研究的缺陷。同時(shí),塔里木盆地是全球第二大沙塵源地,對(duì)它起沙量的準(zhǔn)確模擬,有助于對(duì)全球沙塵總量的估算及其對(duì)氣候效應(yīng)的理解。
【圖文】：

圖 1.1 具體的技術(shù)路線1.3.3 章節(jié)安排各章節(jié)主要研究內(nèi)容安排如下：第一章：緒論第二章：研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來源及模式介紹第三章：塔里木盆地沙塵天氣的時(shí)空分布、統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算地表風(fēng)場(chǎng)第四章：CALMET 對(duì)不同強(qiáng)度沙塵暴的模擬與檢驗(yàn)第五章：結(jié)論

域?yàn)樗锬九璧�，位于新疆，東西長約 1200km，南北腹地，降水稀少，且南、北、西三面分別被青藏高原、缺少水汽輸送，使得塔里木盆地成為干燥少雨的極端干沙漠面積約為 3.4×105km2，是中國最大的沙漠，也是全盆地是中國沙塵暴的主要源地之一，高發(fā)區(qū)年平均出現(xiàn)站點(diǎn)資料來源于 MICAPS 系統(tǒng)中的地面站點(diǎn)資料，，具
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P425.55

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