全球模式基于动力学背景分型的气溶胶间接效应特征分析
本文关键词： 间接气候效应 动力学背景 全球气候模式 出处：《南京大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：随着人类社会的发展,尤其是进入工业革命以来,人类活动排放进入大气的气溶胶越来越多。越来越多的大气气溶胶也对人类生活产生较大影响,除了严重的空气质量问题,气溶胶还对地球气候系统的变化有着重要影响。气溶胶能够通过和云相结合再影响地球辐射平衡,它的强度能抵消较大部分的温室气体所带来的增暖效应,因此针对气溶胶气候效应的研究对于未来气候的预测具有非常重要的意义。但是目前对气溶胶-云相互作用的气候辐射强迫估计一直以来都有很大的不确定性。气溶胶间接气候效应估计的难点在于该过程涉及到各个不同尺度物理过程的相互作用以及微物理过程,动力过程及辐射过程之间的相互反馈。总的说来气溶胶和云的相互作用大致上包含的过程为,一次气溶胶以及气溶胶前体物的排放,到云凝结核的形成,再影响云的云水含量、光学厚度等特性,到最终影响云辐射强迫这些的物理过程。这些过程可以用dlnX/dlnY这样的关系来描述一个因子对另一个因子的影响或者响应程度。这些因子对应的即包括了云凝结核(CCN)和污染物排放之间的关系,云滴数浓度和CCN的关系,云量和云滴数浓度的关系,云光学厚度和云滴数浓度的关系,云辐射强迫和云光学厚度的关系。模式之间由于对同一物理过程采用不同方案进行描述所产生的误差叫做结构误差。对于模式结构误差的分析能够有助于分析和理解当前气候模式中对于气溶胶-云相互作用的模拟,并且有利于提高模式表现。我们通过对全球气候模式中气溶胶-云相互作用中每个过程的结构误差分析发现,当前的气候模式中对气溶胶-云相互作用每个过程模拟的结构误差均较大,并没有某一个过程特别突出。因此对于气溶胶间接气候效应在当前气候模式中的模拟,还需要具体到不同云类型,或区域上进行研究,比如在动力背景分型下对气溶胶-云相互作用的研究。气溶胶分布,降水和云的形成和分布以及动力学反馈都和其所在的动力学背景有所关联,而很少有工作系统性的分析气溶胶间接气候效应与动力学背景的关系。本工作通过全球气候模式中的月平均500hPa垂直气压速度,对流层低层静力稳定度(LTS)以及大尺度地表降水速率来定义动力学背景,运用多个全球气候模式来研究气溶胶间接气候效应在不同动力学背景下的特征,其中以气溶胶的云生命周期效应为研究重点,即云水含量(LWP)对云凝结核浓度(CCN)变化的响应程度。通过对结果的分析我们发现,气溶胶云生命周期效应在动力学背景分型之后不同模式之间显示出了非常大的不确定性即差异性。这种差异性尤其在强大尺度上升运动(ω500-25 hPa day-1)区域以及强大尺度下沉运动(ω500-25 hPa day-1)区域,也即低云区域最为显著。气溶胶的间接短波辐射效应也在动力学背景分型下展示出了非常大的不确定性,并且气溶胶短波辐射强迫在上升区的强度与其在下沉区的强度接近,这说明在研究气溶胶的间接气候效应时上升区和层积云所在的下沉区也同等重要。进一步我们还发现月平均高降水(0.1mm day-1)的区域对于气溶胶间接辐射强迫的贡献占了大多数(从64%到100%之间)。我们的结果发现在全球气候模式中气溶胶间接气候效应虽然在全球平均值上的差异不显著,但当分解到不同动力学背景分型上时,模式之间的不确定性非常显著,这说明了用动力学背景分型方法来研究气溶胶间接气候效应的可行性和必要性。
[Abstract]:As the development of the human society , especially the entry into the industrial revolution , there are more and more aerosols into the atmosphere . More and more atmospheric aerosols have a great impact on the change of the climate system in the future .
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X513
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 王轩;陈建华;耿春梅;任丽红;陈建民;叶兴南;杨文;;北京冬季气溶胶吸湿性的观测与分析[J];中国科学院大学学报;2014年03期
2 夏祥鳌,王普才,陈洪滨,Philippe Gouloub,章文星;中国北方地区春季气溶胶光学特性地基遥感研究[J];遥感学报;2005年04期
3 刘煜;李维亮;周秀骥;;夏季华北地区二次气溶胶的模拟研究[J];中国科学(D辑:地球科学);2005年S1期
4 徐建中,孙俊英,任贾文,秦大河;中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析[J];冰川冻土;2005年02期
5 颜鹏;郇宁;杨东贞;张养梅;王淑凤;;两种气溶胶质量重建方法的比较及气溶胶质量闭合研究[J];中国科学院研究生院学报;2007年05期
6 周任君;陈月娟;毕云;易明建;;青藏高原上空气溶胶含量的分布特征及其与臭氧的关系[J];高原气象;2008年03期
7 陈秀红;魏合理;李学彬;徐赤东;徐青山;;可见光到远红外波段气溶胶衰减计算模式[J];强激光与粒子束;2009年02期
8 王吉明;曹艳华;叶小峰;骆世娟;阮启亮;刘立群;段艺萍;;东亚地区气溶胶化学成分特性分析及数值模拟研究[J];江西农业大学学报;2010年01期
9 曹艳华;叶小峰;阮启亮;刘立群;段学礼;;东亚地区春冬季气溶胶化学成分特性的数值模拟分析[J];井冈山大学学报(自然科学版);2010年02期
10 颜鹏;刘桂清;周秀骥;王京丽;汤洁;刘强;王振发;周怀刚;;上甸子秋冬季雾霾期间气溶胶光学特性[J];应用气象学报;2010年03期
相关会议论文 前10条
1 郝立庆;王振亚;黄明强;方黎;张为俊;;种子气溶胶对甲苯光氧化生成二次有机气溶胶的生长影响[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年
2 孙贞;徐晓亮;侯忠新;丁锋;;青岛市不同天气系统下气溶胶浓度特性初探[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集（Ⅱ）[C];2008年
3 杨素英;马建中;;多化学组分气溶胶对暖云微物理特征的影响[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年
4 李嘉伟;韩志伟;;东亚地区气溶胶空间分布和季节变化的模拟研究[A];第七届海峡两岸气胶技术研讨会暨第二届空气污染技术研讨会论文摘要集[C];2010年
5 张敏;林立;陈建民;;大西洋深海气溶胶船基监测[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
6 张秋晨;朱彬;苏继峰;王红磊;;南京三类不同大气污染过程下气溶胶水溶性无机离子的特征研究[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年
7 李富刚;李仑格;林春英;王广河;汪晓滨;;西北地区气溶胶研究的回顾与展望(Ⅱ)气溶胶的源和汇与沙尘暴研究综述[A];第26届中国气象学会年会大气成分与天气气候及环境变化分会场论文集[C];2009年
8 杨素英;马建中;胡志晋;银燕;;可溶性有机气溶胶对CCN和云微物理特征影响的模拟研究[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集（Ⅱ）[C];2008年
9 赵树云;智协飞;张华;王志立;;不同气溶胶方案对BCC_AGCM2.0.1的影响[A];第28届中国气象学会年会——S8大气成分与天气气候变化的联系[C];2011年
10 姚青;蔡子颖;韩素芹;刘爱霞;刘敬乐;;天津冬季相对湿度对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响[A];第八届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文汇编[C];2014年
相关重要报纸文章 前2条
1 张军;二次碳气溶胶的形成影响因素及其环境意义 获2006年度国家自然科学基金研究计划—面上项目[N];科技日报;2007年
2 王德英;气溶胶及其气候效应研究进展顺利[N];中国气象报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 王永宏;大气气溶胶理化特性及其对消光和臭氧浓度影响[D];兰州大学;2015年
2 冷春波;气溶胶界面热力学和动力学过程的FTIR研究[D];北京理工大学;2015年
3 赵树云;气溶胶的有效辐射强迫及对全球气候特别是地表干旱程度的影响研究[D];中国气象科学研究院;2015年
4 杨燕;气溶胶对山地区域降水影晌的个例研究[D];中国气象科学研究院;2016年
5 车浩驰;基于长期观测的长三角背景区域云凝结核活化特征和预报方案的研究[D];中国气象科学研究院;2017年
6 张璐;长三角背景区域相对湿度对大气气溶胶散射特征影响的观测与模拟研究[D];中国气象科学研究院;2017年
7 徐昶;中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制[D];复旦大学;2010年
8 张养梅;京津冀地区亚微米气溶胶特征及其变化的观测分析研究[D];中国气象科学研究院;2011年
9 张蓉;中国气溶胶中重金属的特征、来源及其长途传输对城市空气质量及海域生态环境的可能影响[D];复旦大学;2011年
10 王哲;中国典型地区碳质气溶胶及二次有机气溶胶特征研究[D];山东大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 孙根厚;上甸子站夏季降水期间气溶胶湿清除影响的观测研究[D];中国气象科学研究院;2012年
2 朱于红;MODIS C006气溶胶产品评估及其在省域大气污染研究中的应用[D];浙江大学;2015年
3 黄伟;沙尘和人为气溶胶的直接辐射效应对亚洲气候的影响[D];南京信息工程大学;2015年
4 徐戈;冻滴微物理过程的分档数值模拟试验研究[D];南京信息工程大学;2015年
5 李义宇;华北夏季气溶胶与云微物理特征的飞机观测研究[D];南京信息工程大学;2015年
6 李力;黄山地区云凝结核与气溶胶化学成分的特性及其关系[D];南京信息工程大学;2015年
7 徐彬;南京与黄山两地气溶胶吸湿性研究[D];南京信息工程大学;2015年
8 秦鑫;南京北郊重金属气溶胶特征及来源分析[D];南京信息工程大学;2015年
9 陈智杰;洁净热气溶胶灭火剂配方设计原理研究[D];南京理工大学;2015年
10 李忠;特殊事件影响下的滨海细颗粒气溶胶的化学组分变化特征[D];国家海洋局第三海洋研究所;2015年
，本文编号：1537993
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/1537993.html
