本文關(guān)鍵詞：基于衛(wèi)星遙感的氣溶膠與云和降水相互作用研究

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【摘要】：近年來,受人類活動的影響,氣溶膠在大氣中的濃度逐漸增加,由此引發(fā)了與大氣相關(guān)的一系列問題,如大氣能見度的降低對人們的出行造成不便,對人類的健康造成影響；局地氣溶膠增加造成地區(qū)性極端降水,極端降溫,氣溶膠對氣候環(huán)境的影響越來越嚴(yán)重。而云和降水則在氣候系統(tǒng)中扮演著重要角色,研究氣溶膠增加對云和降水的影響已經(jīng)是氣候研究的一個重要方向。氣溶膠主要是通過間接效應(yīng)來影響云和降水。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有覆蓋廣,重復(fù)率高的優(yōu)勢,真實可靠,是其他觀測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬所無法比擬的。本文基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對中國地區(qū)氣溶膠對云和降水的影響進(jìn)行研究。有資料顯示,夏季氣溶膠對云和降水的作用最強(qiáng)。本文以2013年8月份和2014年6月份夏收時節(jié)為例開展研究。其中以2013年8月份為例,研究在去除大氣環(huán)境條件下,氣溶膠與云和降水的相互作用,主要利用主成分分析法對NCEP中的大氣參數(shù),CERES數(shù)據(jù)中的氣溶膠參數(shù),以及云參數(shù)等共計24個參數(shù)進(jìn)行研究,并結(jié)合TRMM降水?dāng)?shù)據(jù),對得到的主成分進(jìn)行相關(guān)性分析。以2014年夏收時節(jié)為例,對夏收時期秸稈集中燃燒前后進(jìn)行對比分析研究,首先利用MODIS中的氣溶膠數(shù)據(jù),細(xì)粒子比數(shù)據(jù),云數(shù)據(jù),以及火點數(shù)據(jù)分析了夏收時期,秸稈燃燒前后氣溶膠光學(xué)厚度,以及火點分布,然后對特定區(qū)域(華北南部地區(qū)和長三角地區(qū))利用細(xì)粒子比數(shù)據(jù)揭示了造成夏收時期污染的主要原因,利用后向軌跡模型對特定區(qū)域中的代表城市進(jìn)行污染傳輸分析,揭示氣溶膠對云參數(shù)的影響,得到的結(jié)論如下：(1)2013年8月份中國地區(qū)的氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)值分布在0.006到1左右。高值區(qū)主要有兩個,分別為華北地區(qū)和西北地區(qū)。華北地區(qū)主要受工業(yè)的發(fā)展影響,西北地區(qū)主要是受地表沙漠的影響。云光學(xué)厚度的分布則是南部的值較大,北部除東北地區(qū)外,云光學(xué)厚度值偏小。云滴有效半徑的分布與氣溶膠光學(xué)厚度的分布,大致成相反趨勢,為中部地區(qū)偏小,西北(除沙漠地區(qū)外)和東北地區(qū)偏大。降水的分布主要表現(xiàn)為從東南地區(qū)向西北地區(qū)遞減式分布,這與東南季風(fēng)的影響有很大關(guān)系。(2)通過主成分分析,得到6個主成分。其中第四主成分說明當(dāng)氣溶膠增加時,云光學(xué)厚度,云量等減小,說明氣溶膠的增長不利于厚云的形成,從而影響了降水。第五主成分說明當(dāng)氣溶膠增加時,云光學(xué)厚度增大,體現(xiàn)了氣溶膠的第一間接效應(yīng),并且第一效應(yīng)在中國東部地區(qū)最明顯。(3)根據(jù)氣溶膠和云參數(shù)在主成分中所起作用的大小,可得氣溶膠主要在第五主成分中,云主要在第二和第五主成分中。而通過第五主成分與降水的相關(guān)系數(shù),得出隨著氣溶膠的增長,降水在逐漸減小。(4)2014年夏收期間,通過對比分析發(fā)現(xiàn),高值區(qū)均分布在河北南部,山東,河南,江蘇,安徽,上海等地。2014年6月份華北地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度遠(yuǎn)高于2014年年平均值,部分地區(qū)如蘇皖地區(qū),甚至高出兩倍多。6月份作為夏收的主要時段,利用火點分布圖對其進(jìn)行時間段劃分,得到了三個時間段火點分布圖以及相對于時間段的氣溶膠光學(xué)厚度分布圖。可以得到6月1-5日為秸稈排放前期,氣溶膠光學(xué)厚度相對較小,6-14日為秸稈集中燃燒時段,氣溶膠光學(xué)厚度值較大,15-22日為秸稈集中燃燒結(jié)束階段,氣溶膠光學(xué)厚度值較前一階段減小。初步判斷6月份高污染是秸稈燃燒所致。(5)基于火點分布圖和相對應(yīng)的氣溶膠分布圖,選取兩個特定研究區(qū)內(nèi)細(xì)粒子比分析得到,秸稈集中燃燒前階段,細(xì)粒子比濃度大部分在0.8以下,秸稈集中燃燒階段,兩個研究區(qū)內(nèi)細(xì)粒子比的高值增多,甚至超出0.8,秸稈集中燃燒后期,兩個研究區(qū)內(nèi)處于粗細(xì)粒子混合存在的情況。6月份的污染主要是人為活動產(chǎn)生的細(xì)粒子所造成。通過后向軌跡分析模型HYSPLIT,6-14日兩個研究區(qū)代表城市的污染物均經(jīng)過了火點分布密集的地區(qū),由此得出夏收時期的秸稈集中燃燒增加了華北平原的6月份的高污染程度。(6)較秸稈集中燃燒的前期,秸稈集中燃燒時期在兩個研究區(qū)內(nèi)云量和液態(tài)水路徑的值均隨著氣溶膠光學(xué)厚度值的增大而增大,而對于云光學(xué)厚度,兩個地區(qū)的反應(yīng)不同,在華北地區(qū)出現(xiàn)減少,在長三角洲地區(qū)增大。說明在長三角洲地區(qū)氣溶膠的間接作用較為明顯,在華北地區(qū)氣溶膠對云的作用仍然比較復(fù)雜。
【關(guān)鍵詞】：氣溶膠 云 降水 氣溶膠光學(xué)厚度 主成分分析
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X87;X16;X513
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 研究主要內(nèi)容15-17
• 第2章 研究區(qū)氣候特征及數(shù)據(jù)源17-25
• 2.1 研究區(qū)氣候特征17-19
• 2.2 數(shù)據(jù)源19-25
• 第3章 數(shù)據(jù)處理與方法25-28
• 3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理25
• 3.2 研究方法25-28
• 第4章 夏季氣溶膠與云,降水相互作用研究28-42
• 4.1 氣溶膠,云以及降水分布特征28-33
• 4.2 氣溶膠,云以及降水相互作用33-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 夏收時期氣溶膠與云相互作用研究42-57
• 5.1 夏收時期的環(huán)境污染42-47
• 5.2 夏收時期氣溶膠與云相互作用47-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第6章 結(jié)論與展望57-59
• 6.1 結(jié)論57
• 6.2 不足與展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 個人簡介68-69

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