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《南京大学》 2014年
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气溶胶—云—辐射—东亚夏季风相互影响的资料分析

石睿  
【摘要】:东亚季风气候受到自然因素和人类活动的共同影响,而人类活动因子中气溶胶的作用尤为关键,不确定性较大,是近年来大气科学的热点问题,因而采用诊断分析的手段研究东亚地区气溶胶的特征及其与云-降水和辐射-温度的相互关系具有重要的科学意义。本文利用MODIS气溶胶和云数据、NCEP/NCAR再分析格点数据、TRMM降水数据,CERES大气层顶辐射数据和CMSAF地表辐射数据分析了东亚夏季气溶胶、云、辐射、降水的时空分布特征,研究了气溶胶与云-降水和辐射-温度的相互关系以及气溶胶与东亚夏季风的相互影响,分析结果表明:气溶胶对云-降水有着显著影响,不同地区存在一定的差异。从空间分布来看,中国四个典型地区(珠三角、长三角、四川盆地、京津唐)气溶胶光学厚度相对较高气溶胶光学厚度变化范围为0.40-0.68,云光学厚度平均值为18.7-23.6,水云云滴有效粒子半径在20.2-25.6 μm,冰云有效粒子半径在12.9-15.3 μ m,云水路径为222.2-243.8g/m2,降水强度平均值3.6-8.6mm/d;从长期变化来看,珠三角气溶胶光学厚度有显著降低趋势,四川盆地云滴有效粒子半径(冰云、水云)和云水路径均减少,京津唐地区夏季降水量显著增加;气溶胶光学厚度和云光学厚度呈正相关;在相对湿度较低(30%-50%)情况下,气溶胶光学厚度与云滴有效粒子半径呈负相关;气溶胶光学厚度与云水路径呈正相关;相对于低污染的情况(AOD0.5),高污染的情况(AOD0.5)下出现大雨(10mm/d)的频率增加了6.6%-19.1%,小雨(1mm/d)的频率减少了0.72%-7.3%。在水汽含量较少的情况下,气溶胶的增加导致云滴有效粒子半径的减少;气溶胶可能增强了南方地区的对流性降水,抑制了北方地区层云降水。气溶胶改变了达到地面的短波辐射,影响地表和垂直温度的变化。我国夏季入射短波辐射低值区主要集中在长三角、珠三角、京津唐和四川盆地,与气溶胶光学厚度分布比较一致。近十年四个典型区域入射短波辐射均降低,出射长波辐射在地表有所升高,大气层顶均减少。气溶胶对短波辐射有明显影响,气溶胶光学厚度和大气层顶短波辐射强迫、地面短波辐射强迫呈负相关;京津唐大气层顶短波辐射强迫最大,为-36.27W/m2;京津唐地面短波辐射强迫最大,为-42.10W/m2。气溶胶与温度的关系较为复杂,气溶胶的增加造成地表降温,在长三角区域造成对流层中高层升温。气溶胶与东亚夏季风存在相互影响。东亚夏季风的强弱影响着气溶胶的分布,季风爆发后局部降水的增加显著减弱了气溶胶光学厚度;气溶胶光学厚度的分布差异受低空风场影响较大,而对夏季降水量的变化敏感性相对较低。气溶胶的增加可能影响东亚夏季风的强弱和季风推进时间,20°N、30°N附近气溶胶和东亚夏季风相互影响较为显著;从降水指标来看,气溶胶光学厚度的增加可能导致季风推进至长三角区域提前,珠三角区域推迟。此外,中纬度下沉气流的增强导致气溶胶增加,同时气溶胶的增加可能影响下沉气流和经向风,进而影响东亚夏季风强度。本文研究表明气溶胶可以通过云和辐射影响东亚夏季风,东亚夏季风对气溶胶具有一定反作用。气溶胶的增加可能减少了云滴有效粒子半径,抑制了北方对流性降水,降低短波辐射,造成地表降温。东亚夏季风的强度和推进时间对气溶胶的分布有着重要影响,东部沿海气溶胶对夏季风的推进时间和中纬度下沉气流有一定影响,并可能导致夏季风减弱。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:X513;X16

【参考文献】
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