复杂地形对南亚季风前期的黑碳向青藏高原南部传输的影响

发布时间：2020-11-06 16:57

　　 目前很多关于黑碳向青藏高原传输和对高原影响的模拟研究大多数设置的水平分辨率都低于20km,但是分辨率过低不能够完全解析喜马拉雅山的复杂地形。在本文的研究中,我们使用大气化学模式WRF-Chem(Weather Research and Forecasting Model coupled with chemistry)进行了两组覆盖了整个喜马拉雅山的水平分辨率为4 km的模拟实验,地形数据采用4 km和20 km两种不同分辨率的数据集,以研究复杂地形对高原黑碳传入和分布的影响,模拟时段选取为2016年的季风前期(4月)。两组模拟实验都明显的显示出污染物在喜马拉雅山南坡的积累,这一现象与卫星观测的结果相符,同时模拟也很好的捕捉到了珠峰观测站观测到的由于靠近喜马拉雅南坡的生物质燃烧造成的一次黑碳浓度高峰。模拟结果表明,4 km复杂地形可以解析出更多小尺度的山谷,并且显示出黑碳的传输可以跨越大部分山脊,但是山谷的传输更加有效。盛行的大尺度西风和白天由于太阳辐射加热引起的小尺度偏南风气流是南亚黑碳传输到高原的主要机制,这种传输比夜晚强烈。复杂地形实验模拟的黑碳跨越喜马拉雅山向高原的传输比平滑地形实验更强,主要是由于近地表朝向高原更强的南风输送和地形复杂程度提高后引起的斜坡上更强烈的垂直混合,以及解析出的更多小尺度和更深的山谷使得更多的黑碳传入。这导致高原的黑碳总输入量增长了近50%,以及在10km高度内大气中黑碳的辐射加热率增加了近30%-50%,同时复杂地形使得积雪和积雪中黑碳的辐射强迫的分布也较平滑地形有较大的差异。本文的研究表明在季风前期时段,模式模拟研究中大多所使用的分辨率低于20km的平滑地形数据可能在估计青藏高原吸收性气溶胶的辐射强迫上引入明显的负偏差。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：P425.42;P402
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究意义和目的
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容和方法
第2章 WRF-Chem模式简介
    2.1 WRF-Chem模式
    2.2 物理方案介绍
        2.2.1 云微物理方案
        2.2.2 积云参数化方案
    2.3 化学方案介绍
第3章 实验设置和观测数据
    3.1 区域和模式分辨率设置
    3.2 物理和化学方案设置
    3.3 排放设置
    3.4 观测数据介绍
        3.4.1 卫星遥感气溶胶产品
        3.4.2 AERONRT （Aerosol Robotic Network）气溶胶产品
        3.4.3 黑碳观测数据
第4章 模拟结果验证
    4.1 气溶胶光学厚度的比较
        4.1.1 与卫星数据的对比
        4.1.2 与地基观测数据的对比
    4.2 黑碳质量浓度的比较
    4.3 QOMS站点其他气象要素的比较
第5章 实验结果分析
    5.1 大尺度环流形势
    5.2 黑碳质量浓度
        5.2.1 黑碳近地面浓度和风场
        5.2.2 黑碳柱浓度
    5.3 黑碳向高原的传输
        5.3.1 黑碳传输通量的高度-经度分布
        5.3.2 黑碳整层传输通量沿经度的分布
        5.3.3 黑碳传输通量的时间序列
    5.4 黑碳传输机制和传输通量差异来源
        5.4.1 风场的分布和差异
        5.4.2 山谷传输和跨山脊传输
        5.4.3 传输通量的差异来源
    5.5 高原上黑碳的辐射强迫
        5.5.1 黑碳辐射加热率的垂直廓线
        5.5.2 雪水含量和积雪中黑碳的辐射强迫
第6章 总结与讨论
    6.1 总结
    6.2 讨论
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

【参考文献】

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本文编号：2873408