黄山气溶胶吸湿性的参数化方案构建及其对云雾微物理特征影响研究

发布时间：2020-06-26 16:57

【摘要】：气溶胶化学组分是影响云雾微物理特征的重要因素,在用气候模式研究我国气溶胶对气候变化的影响时,需要考虑气溶胶多化学组成的综合效应。由于传统的多组分对云微物理特征影响的模拟研究,模式均需要设定固定的组分和大量参数,使得计算的误差较大而且工作效率较低。因此需要利用吸湿参数κ综合反映多化学组分气溶胶对云雾微物理特征的影响,而无需知道具体的气溶胶化学组分。由于国内外目前对吸湿性参数κ的研究很少,尤其是对黄山地区的κ的研究是少之又少,因此本文利用2014年7月7-27日黄山光明顶串联差分迁移率分析仪(H-TDMA)观测到的气溶胶吸湿性参数κ、Anderson 9级采样器获得的气溶胶离子组分、OC数据和宽范围粒径谱仪(WPS)观测获得的气溶胶数谱资料,首先对多尺度气溶胶吸湿性参数进行分析,并在此基础上建立了该地区观测期间多尺度κ的参数化方案,最后以κ分布和根据WPS观测获得的气溶胶湿谱,计算得到气溶胶“干”谱,并将其作为模式模拟的初始条件,利用改进的κ分布绝热分档气块模式,研究了黄山夏季多组分气溶胶对云雾微物理特征的影响。观测期间影响黄山夏季气溶胶来源的主要气团包括西南气团、北方气团以及东南气团。K的变化范围在0.2-0.48之间,且随粒径增加先增大后减小。不同气团背景下K分布不同,粒径小于1.1 μm时,西南气团影响时K值最大；而粒径大于1.1 μm时,呈相反的分布状态。粒径小于1.1μm和大于1.1μm时,构建的κ的参数化方案分别为κreg=0.12+0.45fNH4+0.63fSO42-+0.18fWSOC和Kreg=0.01+0.78fNH：+0.76fNo3-+0.8fSO42--0.28fca2++0.14fwSOC。两个参数化方案均能较好的预报κ,预报值Kreg与计算值K存在较好的相关关系,相关系数通过了置信度99%的显著性检验,且预报误差在30%范围内。气溶胶粒子临界过饱和度数值随干半径的增加而减小,半径小于0.01μm时,这种趋势最明显,不同气团背景下,其数值东南气团时最大,西南气团时最小。云雾滴数浓度随上升速度的增加显著增加,同一上升速度时,云雾滴数浓度西南气团时最大,东南气团时最小。云雾滴谱型在同一气团背景下,上升速度小时云雾滴谱较宽,随上升速度的增加云雾滴谱逐渐变窄；上升速度相同时,云雾滴谱西南气团影响下最宽,东南气团影响下最窄。观测期间云雾滴数随粒径增加而减小,不同气团背景下,云雾滴数西南气团时最大,东南气团时最小。实测的与模拟的云雾滴谱分布特征对比发现,3-4μm粒径段模拟的云雾滴数目比实测的高,随上升速度增加,这种差异显著增大；但观测期间不同背景下观测到的最大云雾滴数和模拟值之间差异较小。该改进的κ分布的气块模式能更好的模拟多组分气溶胶对云雾微物理特征的影响。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X513;P426

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本文编号：2730613