干旱区大气边界层高度时间演变及尘卷风对大气沙尘气溶胶的贡献

发布时间：2020-09-03 21:08

　　 沙尘气溶胶是对流层大气气溶胶的重要组成成分,它通过起沙-传输-沉降成为了全球气候变化的关键影响因素之一。以动力起沙为主的沙尘暴已经被广泛研究,而以热力起沙为主的尘卷风的起沙量在年内的贡献可能超过沙尘暴,表明尘卷风也可能是环境以及气候变化的关键要素。尘卷风的热力学理论认为对流边界层高度对尘卷风的起沙量有重要关系,如何利用长期的探空资料估算每天边界层高度的变化,对准确计算尘卷风的起沙无疑具有重要作用。本文采用位温廓线法,获得了极端干旱区的每日最大对流边界层高度(简称:CBLmax),并分析了影响CBLmax的因子,进而计算出尘卷风的起沙量及其对总起沙量的贡献,最后利用WRF模式模拟了敦煌地区尘卷风的起沙分布并对起沙结果进行验证,研究结果如下:1)敦煌和民勤地区CBLmax的计算及分析两个站点逐日CBLmax具有非常显著的年变化特征,呈单峰的正偏态分布,敦煌12月最低,5月最高;民勤1月最低,6月最高。年平均CBLmax达到2-2.4km左右,两地极端时都可出现接近6km的深厚CBLmax。热力因素对CBLmax的贡献具有决定性,云量的多寡会对其产生影响。2)尘卷风年均起沙量及对大气沙尘气溶胶的贡献敦煌和民勤的热力学效率与尘卷风的月平均起沙量均呈单峰分布,敦煌(民勤)的热力学效率5 (6)月达到年中最大,而两地的尘卷风起沙量同时在6月达到年中最大。计算的尘卷风起沙量与卫星观测到的气溶胶指数(Aura-AI)具有高度一致性。尘卷风对大气年均沙尘气溶胶的贡献至少在54.4% (敦煌)和54.1% (民勤)以上。3)WRF模式模拟敦煌地区每日的CBLmax和尘卷风起沙量将计算CBLmax的干绝热曲线法和尘卷风的热力学公式耦合在WRF模式中,使模式计算CBLmax的误差由50.5%降低到18%,敦煌地区尘卷风的起沙量西高东低,沙漠地带的起沙高于戈壁和山地地区。模拟与实际计算的各月平均误差为6.7%。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P425.55
【部分图文】：

图２．１敦煌和Ｗ勤地理位置逡逑于甘肃省西北部，甘、青、新三省交汇处，地处东拔１１４０米，总面积３．２万平方千米。敦煌西接罗布为沙漠地带；北部连接天山山脉和哈顺戈壁，为戈山地和戈壁地貌。敦煌Ｆ１照强度高，干旱少雨，年量超过３０００邋ｍｍ，夏季Ｒ最高地表温度超过６５°Ｃ，季Ｆ１最大地表变温幅度超过５５°Ｃ以上，温度起伏异区。该地区植被覆盖不足１５％，是沙尘暴和尘卷风于甘肃省河西走廊东北侧，其东、北、西三面接内纬３８°３９Ｓ海拔１３００米，总面积１．６万平方千米。围，年均降水少于１２０邋ｍｍ，蒸发量超过２６００邋ｍｍ，是中国四大沙尘暴的发源地之一，同样也是尘

ｅ逦＇邋ｙＵ＿ｈ＞＾Ｎ７（ｒ逦１邋＾邋Ｘ逡逑图２．１敦煌和Ｗ勤地理位置逡逑敦煌地区位于甘肃省西北部，甘、青、新三省交汇处，地处东经９４°４１＇，逡逑北炜４０Ｗ，海拔１１４０米，总面积３．２万平方千米。敦煌西接罗布泊，西南为逡逑库姆塔格沙漠，为沙漠地带；北部连接天山山脉和哈顺戈壁，为戈壁地貌；东逡逑部为三危山，为山地和戈壁地貌。敦煌Ｆ１照强度高，干旱少雨，年降水量不足逡逑５０邋ｍｍ，年蒸发量超过３０００邋ｍｍ，夏季Ｒ最高地表温度超过６５°Ｃ，极端气候特逡逑征尤为明显；夏季Ｆ１最大地表变温幅度超过５５°Ｃ以上，温度起伏异常剧烈，是逡逑典型的极端干旱区。该地区植被覆盖不足１５％，是沙尘暴和尘卷风的多发区之逡逑—［９３］逡逑０邋？逡逑民勤地区位于甘肃省河西走廊东北侧

包括微物理过程、陆面过程、长短波辐射传输、积云对流、边界层参数化和次逡逑网格湍流扩散等。逡逑图２．２．１邋ＷＲＦ模式嵌套区域逡逑本文选用的模式版本为ＷＲＦＶ３．７．１，初始资料采用美国国家环境预报中心逡逑（ＮＣＥＰ）提供的全球３０ｓ地形资料和水平分辨率ｌ°ｘｌ°的ＦＮＬ全球再分析资料逡逑作为ＷＲＦ的初始场。模拟采用三层嵌套，嵌套区域如图２．２．１所示，三层嵌套逡逑的中心位于甘肃省敦煌市，时间步长为１６２ｓ，垂直层分为不等距４３层，其中逡逑２ｋｍ以下有１７层，便于清晰分析边界层内垂直结构，模式顶为５０ｈｐａ。本次模逡逑拟选用边界层参数化方案为ＹＳＵ方案，具体模式配置及参数配置如表２．１所示：逡逑８逡逑

【参考文献】

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本文编号：2811962