本文選題：云凝結(jié)核 + 吸濕性參數(shù)��； 參考：《中國氣象科學(xué)研究院》2017年博士論文

【摘要】：云凝結(jié)核(CCN)是氣溶膠—云作用研究中的一個(gè)重要因子,其對氣候變化的影響是人類活動(dòng)影響氣候變化因素中不確定最大的部分,同時(shí)高濃度的CCN也與霧-霾污現(xiàn)象密不可分。分粒徑的CCN觀測實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫讲煌瘜W(xué)成分氣溶膠的活化特征,并能對模式中CCN輸入和預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。目前全球CCN的觀測實(shí)驗(yàn)多集中在歐美地區(qū),且主要為短期觀測,亞洲區(qū)域高濃度氣溶膠背景下的CCN長期觀測較為稀缺。本論文在長三角區(qū)域的GAW(Global Atmospheric Watch,全球大氣觀測計(jì)劃)—臨安區(qū)域大氣本底站,開展了包含四季的氣溶膠的化學(xué)成分、數(shù)譜分布、CCN活化特征的綜合觀測與實(shí)驗(yàn),討論了CCN的活化能力以及預(yù)報(bào)方式,為全球CCN的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在不同的天氣—污染類型下,CCN的活化譜表現(xiàn)出明顯的差異,主要表現(xiàn)在活化曲線的傾斜程度。通過使用高斯累計(jì)分布函數(shù)擬合,發(fā)現(xiàn)可以使用一個(gè)參數(shù)來量化這種變化趨勢,其物理意義為氣溶膠的混合程度。為了能夠細(xì)化不同天氣—污染類型下CCN活化能力的變化,對天氣類型進(jìn)行了詳細(xì)分類,并分析了各類型天氣下的CCN特征。發(fā)現(xiàn)整體而言,污染期間的CCN在較大粒徑上較為老化,混合均勻;清潔狀態(tài)下的CCN具有較強(qiáng)的最大活化率,其中愛根核模態(tài)粒子相比于污染期間更為均勻,且有較強(qiáng)的吸濕能力;在同一能見度、不同濕度的環(huán)境中,由于水氣的影響,CCN也在混合均勻程度和吸濕能力方面有顯著的差異。通過與其他區(qū)域和不同環(huán)境下研究的對比,發(fā)現(xiàn)臨安CCN年均最大活化率較高。在較低的過飽和度下(0.1%),CCN的平均濃度約占據(jù)CN(總氣溶膠cloud nuclei)總濃度的~20%,且對應(yīng)的峰值粒徑為200 nm,而在較高的過飽和度下(0.28—0.7%)平均CCN濃度從5000 cm~(-3)升高到了7100 cm~(-3)。臨安地區(qū)CCN平均活化能力和氣溶膠吸濕性較強(qiáng),高于清潔地區(qū)的平均水平,表明了人類活動(dòng)排放的大量無機(jī)物氣溶膠對整體CCN活化能力有增強(qiáng)作用。對CCN的月季變化分析發(fā)現(xiàn),不同時(shí)間段由于氣團(tuán)來源和數(shù)譜分布的不同,CCN濃度和活化特征呈現(xiàn)出較大的差異,表明長期觀測得到CCN分布平均狀態(tài)的優(yōu)勢。在氣溶膠吸濕能力參數(shù)化方案的研究中,發(fā)現(xiàn)可以將氣溶膠化學(xué)成分分為有機(jī)物和無機(jī)物兩種類型來簡化計(jì)算;但對于不同的天氣—污染類型,由于氣溶膠化學(xué)成分的變化,其參數(shù)化方案略有區(qū)別。為了改善中尺度天氣-大氣污染模式中對CCN預(yù)報(bào)的參數(shù)化方案,實(shí)驗(yàn)中就氣溶膠是否內(nèi)外混、化學(xué)成分是否隨粒徑改變等假設(shè),分別估算了CCN的濃度,并發(fā)現(xiàn)在不同的過飽和度下,以及不同類型的天氣-污染狀態(tài)中,由于實(shí)際氣溶膠的混合狀態(tài)的不同,需要分別采取不同的假設(shè)才能得到最優(yōu)的估算效果�？傮w來說,在輕霧類型天氣下,使用外混的假設(shè)計(jì)算效果較好;而霾的天氣下使用內(nèi)混的假設(shè)計(jì)算效果較好;在較大的過飽和度下需要使用分粒徑的化學(xué)成分來計(jì)算CCN;而在較小的過飽和度下使用總化學(xué)成分即可實(shí)現(xiàn)較好的CCN估算。這表明了在CCN的估算中,需要結(jié)合具體情況,對氣溶膠數(shù)譜分布、分粒徑化學(xué)成分、混合特征進(jìn)行不同的參數(shù)化,以得到最優(yōu)計(jì)算效果。在計(jì)算CCN的數(shù)譜過程中,使用了一種對CCN譜分布計(jì)算的新方法,通過增加了兩個(gè)新參數(shù)(最大活化率、混合系數(shù))實(shí)現(xiàn)了對CCN譜分布較好的模擬。本文對各參數(shù)造成的CCN預(yù)報(bào)誤差,以及對誤差的影響范圍進(jìn)行了討論,并通過對文獻(xiàn)的總結(jié),給出了新方法中兩個(gè)新參數(shù)的取值范圍和經(jīng)驗(yàn)公式,以便其具有普適性。
[Abstract]:In this paper , it is found that there is a significant difference in the activation energy and moisture absorption capacity . The results show that , under different weather - pollution types , the maximum activation rate is high . In the same visibility and humidity environment , there is a significant difference between the chemical composition , the number spectrum distribution and the moisture absorption capacity . In order to improve mesoscale weather - air pollution model , it is found that the chemical composition of the aerosol can be divided into two types : organic matter and inorganic substance .
【學(xué)位授予單位】：中國氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P426.5;X513;P457

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本文編號：1999349