南海飞沫气溶胶的通量估计和源函数的推导

发布时间：2017-03-31 00:15

  本文关键词：南海飞沫气溶胶的通量估计和源函数的推导，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋飞沫气溶胶是海洋和大气之间物质和能量交换的重要媒介,在全球的气候变化中扮演着至关重要的角色,很多数值模式中应用海洋飞沫生成函数或者源函数来估算部分海区或者全球的飞沫气溶胶排放量。所以对海洋飞沫气溶胶源函数的研究是正确评价海洋气溶胶气候效应的基础,目前已有的源函数都是在不同的实验条件下获得的,研究多集中在大西洋海域,在低纬度海域的研究还很缺乏。本文在目前源函数研究的基础上,用白浪覆盖率法和平衡法两种方法计算了中国南海的海洋飞沫气溶胶生成通量,分别提出了一个初步的源函数,并用相同海域的观测数据对其加以验证。同时对比了两种方法计算结果的不同,合理地评价了两种方法,也将南海与东北大西洋飞沫气溶胶生成情况作了对比分析。本文的研究是建立在现场实验的基础上,2012年8月25日到2012年10月11日“东方红2号”科学考察船在中国南海走航,观测了距离海面10m高度的气溶胶数量浓度、白浪覆盖率以及气象条件。其中将粒子浓度与地理条件相似的孟加拉湾的相应数据进行对比,整体上具有较高的一致性,说明本次实验所测数据真实可信。应用平衡法来计算气溶胶产生通量,不同粒径范围的气溶胶粒子的通量分布形式是不同的。在半径小于0.3μm的范围,通量的分布符合对数正态分布,在半径大于0.3μm的范围,通量的分布符合幂函数分布。但是由于数据的限制,推导的源函数仅适用于0.3μm以下的粒子通量的计算。白浪覆盖率法计算通量的过程中,根据观测数据修改了目前广泛应用的Monahan et al.(1980)的公式,并利用最小二乘拟合的方法推导出单位白浪面积产生通量与风速的关系。白浪覆盖率的计算也利用观测数据对现有公式做了修改。源函数中通量与风速的关系包含在了以上两个方面,这是以往研究中较少涉及的。比较了相同风速时以上两种方法计算的通量和其他研究中的结果,在数量上最两种结果最大时相差可达一个量级。两种方法计算的通量谱分布形式在超微米范围差异较大,白浪覆盖率法的结果形式上更符合一般飞沫气溶胶产生的规律。故认为对于本实验中的粒径范围,用自浪覆盖率法计算的结果较为准确和合理。与中高纬度的研究相比,南海海洋飞沫气溶胶通量的特点是次微米的粒子通量较大而超微米通量较小,通量谱整体看起来较为陡峭。为证明该源函数的适用性和代表性,利用另一次南海现场实验的观测数据进行验证,实验中所用的仪器和参数设置等均与前一次保持一致。结果发现,当风速在7.00 ms-1-13.00 ms-1时,该源函数计算的南海飞沫气溶胶通量值与观测数据吻合良好,风速较小时有高估的问题,当风速高于15 ms-1时,有低估现象。本文以中国南海为代表,研究了热带海洋的飞沫气溶胶生成情况并计算出了源函数,这为全球飞沫气溶胶的数值模拟提供了参考。另外,高海况下的海水滴生成情况,粗模态粒子的特性以及白浪覆盖率的参数化等方面还需要更进一步的探索。
【关键词】：飞沫气溶胶 源函数 白浪覆盖率 中国南海
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P732.6
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-19
• 1.1 飞沫气溶胶12-15
• 1.1.1 定义和分类12-13
• 1.1.2 气候效应13
• 1.1.3 研究价值和意义13-14
• 1.1.4 基本概念14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 本文的研究结构18-19
• 2 数据和方法19-25
• 2.1 实验简介19-22
• 2.2 数据的计算和处理22-25
• 2.2.1 粒径标准化22
• 2.2.2 平衡法22-24
• 2.2.3 白浪覆盖率法24-25
• 3 结果与分析25-45
• 3.1 气象条件25-27
• 3.2 飞沫气溶胶的数量浓度以及谱分布27-34
• 3.2.1 总数量浓度谱27-29
• 3.2.2 不同气团影响下的气溶胶浓度谱29-30
• 3.2.3 平均数量浓度30-34
• 3.3 有效通量估计和源函数推导34-42
• 3.3.1 平衡法计算有效通量34-37
• 3.3.2 白浪法计算有效通量37-42
• 3.4 通量的比较42-43
• 3.5 结果验证43-45
• 4 结语45-48
• 4.1 主要结论和创新点45-47
• 4.2 存在的问题和展望47-48
• 参考文献48-52
• 附录152-53
• 附录253-54
• 致谢54-55
• 个人简历55
• 发表的学术论文55

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