本文關(guān)鍵詞：中國(guó)東部地區(qū)氣溶膠—云相互作用衛(wèi)星遙感建模研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣溶膠主要通過(guò)兩種方式影響地球氣候系統(tǒng),分別是氣溶膠-輻射相互作用(Aerosol-Radiation Interaction,ARI)和氣溶膠-云相互作用(Aerosol-Cloud Interaction,ACI)。氣溶膠粒子通過(guò)成為云凝結(jié)核(Cloud Condensation Nuclei,CCN)和冰核(Ice Nuclei,IN)改變?cè)莆⑽锢韰?shù)以及降水效率,是氣溶膠-云相互作用的主要過(guò)程。聯(lián)合國(guó)氣候變化政府間專家委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第五次評(píng)估報(bào)告中指出氣溶膠-云相互作用是地球系統(tǒng)輻射強(qiáng)迫中最主要的不確定性來(lái)源之一。而隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,汽車尾氣、化石燃料燃燒等排放的氣溶膠粒子以及經(jīng)過(guò)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次氣溶膠污染物也在日益增加。近年來(lái),我國(guó)霧霾天氣及短時(shí)強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣發(fā)生更為頻繁,也與大氣中氣溶膠粒子增加存在一定的聯(lián)系。在這一背景下研究我國(guó)東部地區(qū)氣溶膠及氣溶膠-云相互作用具有重要科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。云物理特性不僅受氣溶膠影響,還受到太陽(yáng)輻射、氣象條件等多種因素的制約,它們之間存在復(fù)雜的反饋機(jī)制,常被稱為氣溶膠-云相互作用緩沖系統(tǒng)。而氣溶膠-云相互作用的研究還受到氣溶膠和云觀測(cè)手段的限制。論文利用多源衛(wèi)星觀測(cè)手段,獲取了長(zhǎng)時(shí)間序列的氣溶膠和云觀測(cè)數(shù)據(jù),從氣象條件與氣溶膠-云相互作用之間的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、氣溶膠和云的垂直結(jié)構(gòu)以及氣溶膠粒子過(guò)飽和等方面入手研究中國(guó)東部地區(qū)氣溶膠-云相互作用緩沖系統(tǒng)中的特殊機(jī)制。首先通過(guò)比較分析近地面PM(Particulate Matter)濃度,氣溶膠光學(xué)厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)、氣溶膠垂直分布廓線等的時(shí)空分布,揭示了中國(guó)東部地區(qū)氣溶膠變化的一般規(guī)律。利用長(zhǎng)時(shí)間序列逐日的光學(xué)衛(wèi)星遙感氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)和云參數(shù)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)ACI在中國(guó)東部陸地地區(qū)存在“反Twomey效應(yīng)”現(xiàn)象,云對(duì)氣溶膠影響的反饋并不是一致單調(diào)的,且易受到氣象條件等環(huán)境因素的影響。通過(guò)中國(guó)東部地區(qū)陸地和海洋地區(qū)的對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)ACI在中國(guó)近海地區(qū)存在“Twomey”效應(yīng)現(xiàn)象,相反在陸地地區(qū)存在“反Twomey”效應(yīng)現(xiàn)象。并進(jìn)一步揭示了導(dǎo)致陸地和海洋ACI顯著差異的原因是大氣熱力條件與ACI之間存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。而海洋上地區(qū)氣溶膠與云的間接影響更主要體現(xiàn)在促進(jìn)云的橫向發(fā)展。最后通過(guò)研究氣溶膠和云層的垂直分離混合狀態(tài)對(duì)ACI的影響。結(jié)果顯示分離狀態(tài)的案例與混合狀態(tài)的案例在數(shù)量上具有可比性,而混合狀態(tài)下的ACI值是分離狀態(tài)下的近4倍。證實(shí)了準(zhǔn)確的氣溶膠層和云層垂直混合狀態(tài)是研究氣溶膠-云相互作用的必要前提。進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)了云滴有效半徑(CDR)隨AOD存在“先減后增”的變化趨勢(shì),氣溶膠粒子飽和閾值大約在AOD范圍0.3~0.5。并通過(guò)進(jìn)一步計(jì)算夏季和冬季的ACI,指出了氣溶膠粒子過(guò)飽和是造成陸地地區(qū)ACI存在“反Twomey效應(yīng)”現(xiàn)象的重要原因之一。
【關(guān)鍵詞】：氣溶膠-云相互作用 第一間接效應(yīng) 云微物理 MODIS CALIOP
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X513;P407;P426.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 氣溶膠的氣候效應(yīng)14-16
• 1.2.2 氣溶膠-云相互作用16-17
• 1.2.3 氣溶膠-云相互作用研究中存在的問(wèn)題17-18
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-21
• 第二章 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)與方法21-35
• 2.1 中國(guó)東部地區(qū)氣候特征21-22
• 2.2 氣溶膠及云參數(shù)的衛(wèi)星觀測(cè)22-27
• 2.2.1 MODIS/Aqua22-24
• 2.2.2 CALIOP/CALIPSO24-26
• 2.2.3 CPR/Cloudsat26-27
• 2.3 氣象資料27-28
• 2.4 研究方法和技術(shù)路線28-33
• 2.4.1 氣溶膠-云相互作用指數(shù)28-30
• 2.4.2 擴(kuò)展的第一間接效應(yīng)30-32
• 2.4.3 技術(shù)路線32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 氣溶膠三維時(shí)空分布35-52
• 3.1 引言35-36
• 3.2 氣溶膠光學(xué)厚度時(shí)空分布特征36-37
• 3.3 氣溶膠垂直分布時(shí)空分布特征37-44
• 3.3.1 氣溶膠垂直分布廓線39-41
• 3.3.2 沙塵氣溶膠的時(shí)空分布特征41-43
• 3.3.3 煙塵氣溶膠的時(shí)空分布特征43-44
• 3.4 氣溶膠光學(xué)厚度與PM10/PM2.5 時(shí)空分布特征比較44-50
• 3.4.1 PM10/PM2.5 時(shí)空分布特征44-46
• 3.4.2 PM濃度與AOD時(shí)空分布的異同分析46-50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 第四章 氣溶膠對(duì)夏季暖云的影響研究52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 中國(guó)東部地區(qū)不同氣溶膠類型的年際變化53-54
• 4.3 氣溶膠與云參數(shù)的協(xié)同變化54-59
• 4.3.1 氣溶膠光學(xué)厚度-云滴有效半徑的協(xié)同變化54-57
• 4.3.2 氣溶膠光學(xué)厚度與云宏觀物理量的協(xié)同變化57-59
• 4.4 氣溶膠光學(xué)厚度對(duì)云滴有效半徑的影響59-64
• 4.4.1 不同污染情況下的云滴有效半徑分布59-60
• 4.4.2 水汽條件對(duì)氣溶膠-云相互作用的影響60-62
• 4.4.3 去除氣象條件對(duì)氣溶膠-云相互作用的影響62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 夏季海陸氣溶膠-云相互作用異同及氣象條件影響66-83
• 5.1 引言66-67
• 5.2 氣溶膠對(duì)云參數(shù)的影響67-72
• 5.2.1 云滴有效半徑的變化68-69
• 5.2.2 對(duì)云覆蓋度的影響69-72
• 5.2.3 對(duì)云頂氣壓的影響72
• 5.3 氣溶膠對(duì)云發(fā)展的激發(fā)作用72-74
• 5.4 氣象條件對(duì)氣溶膠-云相互作用的影響74-81
• 5.4.1 水汽條件的影響75-78
• 5.4.2 大氣熱力條件的影響78-80
• 5.4.3 大氣動(dòng)力條件的影響80-81
• 5.5 本章小結(jié)81-83
• 第六章 氣溶膠和云三維結(jié)構(gòu)對(duì)氣溶膠-云相互作用的影響83-97
• 6.1 引言83
• 6.2 利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)區(qū)分氣溶膠層和云層混合情況的研究83-87
• 6.2.1 多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的協(xié)同84-85
• 6.2.2 AOD數(shù)據(jù)的修訂85-86
• 6.2.3 氣溶膠層和云層的分離與混合狀態(tài)86-87
• 6.3 氣溶膠和云垂直廓線87-89
• 6.4 氣溶膠-云分離混合比例89-90
• 6.5 混合條件下氣溶膠-云相互作用90-93
• 6.6 氣溶膠-云相互作用的季節(jié)性差異93-95
• 6.7 本章小結(jié)95-97
• 第七章 總結(jié)與展望97-101
• 7.1 主要結(jié)論與討論97-99
• 7.2 未來(lái)工作展望99-101
• 致謝101-103
• 參考文獻(xiàn)103-117
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、攻讀博士學(xué)位期間的研究成果117-119
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷117
• 博士期間主要參與的項(xiàng)目117-118
• 博士期間完成的主要論文工作118-119

  本文關(guān)鍵詞：中國(guó)東部地區(qū)氣溶膠—云相互作用衛(wèi)星遙感建模研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：316297