【摘要】：氣溶膠氣候效應是氣候變化研究中的熱點和難點問題之一,了解氣溶膠輻射特性和時空分布是研究氣溶膠氣候效應的重要基礎。中國西北干旱半干旱區(qū)受沙塵天氣影響較多且對氣候變化很敏感,因此對該地區(qū)氣溶膠輻射特性和時空分布的研究具有重要的理論意義和應用價值。本文利用蘭州大學半干旱氣候與環(huán)境觀測站(SACOL)2006~2012年氣溶膠自動監(jiān)測網(wǎng)(AERONET)level 2.0和太陽短波輻射計資料,分析了氣溶膠的輻射特性并給出大氣層頂(TOA)處輻射強迫為正的原因。利用WRF-chem耦合Shao04起沙參數(shù)化方案,模擬了2007年春季兩次沙塵過程,定量給出連續(xù)的沙塵排放量、垂直柱總量、沉降量的時空分布�；谂_站能見度和風速觀測資料,統(tǒng)計1954~2012年強沙塵暴頻數(shù),分析氣候變量與強沙塵頻數(shù)的相關(guān)性。(1)西北地區(qū)氣溶膠中粗模態(tài)氣溶膠較多,地表(BOA)、TOA、整層大氣(Atmosphere)的輻射強迫年均值分別是-59.43、-17.03、42.40W/m2,氣溶膠光學厚度(AOD 550nm)年均值0.37,單次散射反照率(SSA 675nm)年均值0.93,不對稱因子(g 675nm)年均值0.68,復折射指數(shù)實部(675nm)年均值1.48。氣溶膠對大氣的加熱率最大值出現(xiàn)高度在0~2km,冬、夏半年在地表加熱率分別是2.6K/day和0.6K/day。地表反照率和SSA對TOA正輻射強迫貢獻率分別是22.5%和77.5%。(2)WRF-chem對溫度場和輻射場模擬較好,與實測相關(guān)系數(shù)分別為0.9和0.95。Shao04起沙參數(shù)化方案能準確地模擬沙塵時間演變過程,WRF-chem模擬的第一次強沙塵過程,沙源地分布在干旱半干區(qū)的沙漠,主要有巴丹吉林、毛烏素、騰格里以及張掖地區(qū)的戈壁沙漠。沙源地最大排放量2.8×107μg/m2,最大沉降速率154μg/m2/s。被西北風夾卷而起的沙塵輸送到SACOL,沙塵最大垂直柱總量9.4×106μg/m2,PM10最大濃度6541μg/m3。第二次沙塵過程為強輻散下沉氣流造成SACOL近地面風速增加,局地沙塵被吹起,沙塵最大排放量1.0×107μg/m2,最大沉降速率141μg/m2/s,最大垂直柱總量1.3×106μg/m2,PM10濃度最大值為775μg/m3。(3)統(tǒng)計1954~2012年強沙塵暴頻數(shù),總頻數(shù)241,其中190次(78.8%)發(fā)生在春季。自1954年以來,中國北方強沙塵暴頻數(shù)逐漸減小,強沙塵暴年代際變化呈波浪式。合成分析高頻年和低頻年大氣環(huán)流、降水和土壤濕度,表明高、低頻年大氣環(huán)流的差異主要表現(xiàn)在極渦強度和東亞大槽的強度與位置,高頻年極渦減弱,東亞大槽加強,低頻年,極渦增強,東亞大槽減弱東移。春季降水對沙塵頻數(shù)有明顯的影響,相關(guān)系數(shù)在-0.5以上。前期秋季負相關(guān)系數(shù)在-0.4以上,對秋季降水的分析有助于預測來年春季沙塵頻數(shù)。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P425.55

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