本文關(guān)鍵詞： 間接氣候效應(yīng) 動力學(xué)背景 全球氣候模式　出處：《南京大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人類社會的發(fā)展,尤其是進(jìn)入工業(yè)革命以來,人類活動排放進(jìn)入大氣的氣溶膠越來越多。越來越多的大氣氣溶膠也對人類生活產(chǎn)生較大影響,除了嚴(yán)重的空氣質(zhì)量問題,氣溶膠還對地球氣候系統(tǒng)的變化有著重要影響。氣溶膠能夠通過和云相結(jié)合再影響地球輻射平衡,它的強度能抵消較大部分的溫室氣體所帶來的增暖效應(yīng),因此針對氣溶膠氣候效應(yīng)的研究對于未來氣候的預(yù)測具有非常重要的意義。但是目前對氣溶膠-云相互作用的氣候輻射強迫估計一直以來都有很大的不確定性。氣溶膠間接氣候效應(yīng)估計的難點在于該過程涉及到各個不同尺度物理過程的相互作用以及微物理過程,動力過程及輻射過程之間的相互反饋。總的說來氣溶膠和云的相互作用大致上包含的過程為,一次氣溶膠以及氣溶膠前體物的排放,到云凝結(jié)核的形成,再影響云的云水含量、光學(xué)厚度等特性,到最終影響云輻射強迫這些的物理過程。這些過程可以用dlnX/dlnY這樣的關(guān)系來描述一個因子對另一個因子的影響或者響應(yīng)程度。這些因子對應(yīng)的即包括了云凝結(jié)核(CCN)和污染物排放之間的關(guān)系,云滴數(shù)濃度和CCN的關(guān)系,云量和云滴數(shù)濃度的關(guān)系,云光學(xué)厚度和云滴數(shù)濃度的關(guān)系,云輻射強迫和云光學(xué)厚度的關(guān)系。模式之間由于對同一物理過程采用不同方案進(jìn)行描述所產(chǎn)生的誤差叫做結(jié)構(gòu)誤差。對于模式結(jié)構(gòu)誤差的分析能夠有助于分析和理解當(dāng)前氣候模式中對于氣溶膠-云相互作用的模擬,并且有利于提高模式表現(xiàn)。我們通過對全球氣候模式中氣溶膠-云相互作用中每個過程的結(jié)構(gòu)誤差分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)前的氣候模式中對氣溶膠-云相互作用每個過程模擬的結(jié)構(gòu)誤差均較大,并沒有某一個過程特別突出。因此對于氣溶膠間接氣候效應(yīng)在當(dāng)前氣候模式中的模擬,還需要具體到不同云類型,或區(qū)域上進(jìn)行研究,比如在動力背景分型下對氣溶膠-云相互作用的研究。氣溶膠分布,降水和云的形成和分布以及動力學(xué)反饋都和其所在的動力學(xué)背景有所關(guān)聯(lián),而很少有工作系統(tǒng)性的分析氣溶膠間接氣候效應(yīng)與動力學(xué)背景的關(guān)系。本工作通過全球氣候模式中的月平均500hPa垂直氣壓速度,對流層低層靜力穩(wěn)定度(LTS)以及大尺度地表降水速率來定義動力學(xué)背景,運用多個全球氣候模式來研究氣溶膠間接氣候效應(yīng)在不同動力學(xué)背景下的特征,其中以氣溶膠的云生命周期效應(yīng)為研究重點,即云水含量(LWP)對云凝結(jié)核濃度(CCN)變化的響應(yīng)程度。通過對結(jié)果的分析我們發(fā)現(xiàn),氣溶膠云生命周期效應(yīng)在動力學(xué)背景分型之后不同模式之間顯示出了非常大的不確定性即差異性。這種差異性尤其在強大尺度上升運動(ω500-25 hPa day-1)區(qū)域以及強大尺度下沉運動(ω500-25 hPa day-1)區(qū)域,也即低云區(qū)域最為顯著。氣溶膠的間接短波輻射效應(yīng)也在動力學(xué)背景分型下展示出了非常大的不確定性,并且氣溶膠短波輻射強迫在上升區(qū)的強度與其在下沉區(qū)的強度接近,這說明在研究氣溶膠的間接氣候效應(yīng)時上升區(qū)和層積云所在的下沉區(qū)也同等重要。進(jìn)一步我們還發(fā)現(xiàn)月平均高降水(0.1mm day-1)的區(qū)域?qū)τ跉馊苣z間接輻射強迫的貢獻(xiàn)占了大多數(shù)(從64%到100%之間)。我們的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在全球氣候模式中氣溶膠間接氣候效應(yīng)雖然在全球平均值上的差異不顯著,但當(dāng)分解到不同動力學(xué)背景分型上時,模式之間的不確定性非常顯著,這說明了用動力學(xué)背景分型方法來研究氣溶膠間接氣候效應(yīng)的可行性和必要性。
[Abstract]:As the development of the human society , especially the entry into the industrial revolution , there are more and more aerosols into the atmosphere . More and more atmospheric aerosols have a great impact on the change of the climate system in the future .

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X513

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本文編號：1537993