沙尘气溶胶起沙过程的观测、参数化及气候模拟研究
发布时间：2021-07-31 05:54
为了全面了解沙尘气溶胶的起沙机制,模式中起沙过程存在的不确定性,以及沙尘气溶胶排放量的气候特征,对尘卷风进行了外场观测,估算了尘卷风的垂直起沙通量,给出了初步的参数化方案,并对WRF-Chem起沙过程存在的不确定性进行评估,最后利用全球气候模式CAM5.1对1991—2010年全球沙尘气溶胶的排放量作了气候特征分析,本文主要研究内容及结果如下：1)塔克拉玛干沙漠中尘卷风的形成机理、垂直结构和起沙通量的观测分析2014年7月7日～14日对新疆塔克拉玛干沙漠进行了尘卷风外场观测。利用数字光学方法（DOM）对尘卷风的不透明度进行测量,并结合观测得到的相关大气边界层及地表数据,分析了尘卷风的形成机制、垂直结构、垂直起沙通量。尘卷风形成的大气边界层临界状态：地气温差高于5℃,动量通量和感热通量高达0.54kgm-1s-2和327Wm-2,弱的垂直风切变（风切变指数a<0.10）,低层大气不稳定层结。基于观测的尘卷风不透明度,典型的尘卷风在垂直方向上其中心部位为上升气流,边缘部位为下沉气流,在旋转的尘柱中沙尘粒子在水平方向上分布不均匀。一次典型的尘卷风过程,近地表的垂直起沙通量估计在5.4×...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究进展
1.2.1 尘卷风观测
1.2.2 沙尘天气过程的观测研究
1.2.3 沙尘气溶胶的模拟
1.3 研究内容
第二章 观测及模式介绍
2.1 DOM方法及观测点的介绍
2.1.1 气象观测点
2.1.2 气象观测仪器和方法介绍
2.1.3 DOM(Digital Optical Method)方法测量尘卷风不透明度
2.2 模式简介
2.2.1 中尺度模式WRF-Chem
2.2.2 全球气候模式CAM
2.3 起沙方案
2.3.1 GOCART方案
2.3.2 Shao04方案
2.3.3 两种方案的异同
2.4 本章小结
第三章 塔克拉玛干沙漠中尘卷风的形成机理、垂直结构和起沙通量的观测分析
3.1 地表加热条件
3.2 大气边界层的条件
3.3 一次典型尘卷风过程的垂直结构
3.4 垂直起沙通量的估计
3.5 本章小结
第四章 WRF-CHEM沙尘气溶胶起沙模拟不确定性的评估分析
4.1 塔克拉玛干沙漠及周边地区沙尘暴过程的观测分析
4.1.1 沙尘气溶胶变化
4.1.2 高空天气形势
4.1.3 地面天气系统
4.2 WRF-CHEM模拟设计
4.2.1 模拟区域及方案设置
4.2.2 土壤湿度误差分析
4.2.3 再分析资料中风速模拟的误差分析
4.3 起沙模拟的不确定性分析
4.3.1 土壤湿度
4.3.2 气象场驱动变化
4.3.3 不同起沙参数化方案
4.4 本章小结
第五章 1991—2010年全球沙尘气溶胶排放量气候特征及其大气环流影响因子
5.1 沙尘气溶胶气候模拟及其分析方法
5.2 沙尘气溶胶排放量平均气候及验证
5.3 沙尘气溶胶排放量气候特征
5.3.1 季节变化
5.3.2 年际变化
5.4 沙尘气溶胶排放年际变化的大气环流影响因子分析
5.4.1 全球及区域沙尘排放总量年际变化的大气环流影响因子
5.4.2 大气环流因子相关性的区域分布
5.5 ENSO对沙尘排放量年际变化的影响
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要特色和创新
6.3 展望
参考文献
作者简历
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]沙尘天气过程起沙特征的观测试验和参数化研究进展[J]. 张宏升,李晓岚. 气象学报. 2014(05)
[2]中高纬度大气遥相关动力学及其对东亚冬季气候影响的研究进展[J]. 谭本馗,陈文. 气象学报. 2014(05)
[3]全球沙尘气溶胶源汇分布及其变化特征的模拟分析[J]. 刘建慧,赵天良,韩永翔,Gong S L,熊洁. 中国环境科学. 2013(10)
[4]塔里木盆地地面风场与FNL资料的误差分析[J]. 宋甫,韩永翔,赵天良,宋昊冬. 科学技术与工程. 2013(19)
[5]沙尘源区与下游地区沙尘期间气溶胶光学特性分析[J]. 于兴娜,张慧娟,登增然登,德庆央宗,康娜. 中国沙漠. 2012(06)
[6]利用CAM5.1模拟中国东部大规模城市化对东亚地区夏季大气环流及降水分布的影响[J]. 邹松佐,郭品文,沙天阳,马红云. 气象科学. 2012(05)
[7]利用激光雷达太阳光度计等多种遥感手段立体监测一次沙尘事件[J]. 夏俊荣,王普才,宗雪梅,陈洪滨,闵敏. 中国环境监测. 2011(06)
[8]中国50a来沙尘暴变化特征[J]. 王存忠,牛生杰,王兰宁. 中国沙漠. 2010(04)
[9]近55年来中国西北地区沙尘暴发生时空特征分析[J]. 冯永忠,刘强,李永平,杨改河. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2010(05)
[10]北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响[J]. 郑广芬,赵光平,姚宗国,孙银川,纳丽,许建秋. 中国沙漠. 2009(03)
本文编号：3312903
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究进展
1.2.1 尘卷风观测
1.2.2 沙尘天气过程的观测研究
1.2.3 沙尘气溶胶的模拟
1.3 研究内容
第二章 观测及模式介绍
2.1 DOM方法及观测点的介绍
2.1.1 气象观测点
2.1.2 气象观测仪器和方法介绍
2.1.3 DOM(Digital Optical Method)方法测量尘卷风不透明度
2.2 模式简介
2.2.1 中尺度模式WRF-Chem
2.2.2 全球气候模式CAM
2.3 起沙方案
2.3.1 GOCART方案
2.3.2 Shao04方案
2.3.3 两种方案的异同
2.4 本章小结
第三章 塔克拉玛干沙漠中尘卷风的形成机理、垂直结构和起沙通量的观测分析
3.1 地表加热条件
3.2 大气边界层的条件
3.3 一次典型尘卷风过程的垂直结构
3.4 垂直起沙通量的估计
3.5 本章小结
第四章 WRF-CHEM沙尘气溶胶起沙模拟不确定性的评估分析
4.1 塔克拉玛干沙漠及周边地区沙尘暴过程的观测分析
4.1.1 沙尘气溶胶变化
4.1.2 高空天气形势
4.1.3 地面天气系统
4.2 WRF-CHEM模拟设计
4.2.1 模拟区域及方案设置
4.2.2 土壤湿度误差分析
4.2.3 再分析资料中风速模拟的误差分析
4.3 起沙模拟的不确定性分析
4.3.1 土壤湿度
4.3.2 气象场驱动变化
4.3.3 不同起沙参数化方案
4.4 本章小结
第五章 1991—2010年全球沙尘气溶胶排放量气候特征及其大气环流影响因子
5.1 沙尘气溶胶气候模拟及其分析方法
5.2 沙尘气溶胶排放量平均气候及验证
5.3 沙尘气溶胶排放量气候特征
5.3.1 季节变化
5.3.2 年际变化
5.4 沙尘气溶胶排放年际变化的大气环流影响因子分析
5.4.1 全球及区域沙尘排放总量年际变化的大气环流影响因子
5.4.2 大气环流因子相关性的区域分布
5.5 ENSO对沙尘排放量年际变化的影响
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要特色和创新
6.3 展望
参考文献
作者简历
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]沙尘天气过程起沙特征的观测试验和参数化研究进展[J]. 张宏升,李晓岚. 气象学报. 2014(05)
[2]中高纬度大气遥相关动力学及其对东亚冬季气候影响的研究进展[J]. 谭本馗,陈文. 气象学报. 2014(05)
[3]全球沙尘气溶胶源汇分布及其变化特征的模拟分析[J]. 刘建慧,赵天良,韩永翔,Gong S L,熊洁. 中国环境科学. 2013(10)
[4]塔里木盆地地面风场与FNL资料的误差分析[J]. 宋甫,韩永翔,赵天良,宋昊冬. 科学技术与工程. 2013(19)
[5]沙尘源区与下游地区沙尘期间气溶胶光学特性分析[J]. 于兴娜,张慧娟,登增然登,德庆央宗,康娜. 中国沙漠. 2012(06)
[6]利用CAM5.1模拟中国东部大规模城市化对东亚地区夏季大气环流及降水分布的影响[J]. 邹松佐,郭品文,沙天阳,马红云. 气象科学. 2012(05)
[7]利用激光雷达太阳光度计等多种遥感手段立体监测一次沙尘事件[J]. 夏俊荣,王普才,宗雪梅,陈洪滨,闵敏. 中国环境监测. 2011(06)
[8]中国50a来沙尘暴变化特征[J]. 王存忠,牛生杰,王兰宁. 中国沙漠. 2010(04)
[9]近55年来中国西北地区沙尘暴发生时空特征分析[J]. 冯永忠,刘强,李永平,杨改河. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2010(05)
[10]北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响[J]. 郑广芬,赵光平,姚宗国,孙银川,纳丽,许建秋. 中国沙漠. 2009(03)
本文编号：3312903
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