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沙尘气溶胶对中国半干旱区近地层气象要素影响的特征分析

凌肖露  
【摘要】:本文利用2007-2010年3-5月的SACOL站的集合观测资料,对此期间的沙尘天气中近地层气象要素、地表能量通量和土壤变量进行了集合分析,同时挑选了同时段的晴天作为背景对照,得到了地面各要素和沙尘气溶胶相互作用的过程和变化特征。 地面平均的气象要素响应不如其他要素明显,这可能与沙尘暴发生的时段不固定有关,同时,尽管已经进行了10日平均,也不能完全剔除偶然气象事件造成的影响;发生在SACOL站的沙尘天气多与沙尘前期的地面低气压和高气温有关,并且沙尘天气中的偏北风频率明显增大。地面能量通量的响应落后于气象要素也明显高于气象要素。沙尘粒子的保温作用导致地面长波辐射增多,但是削减了到达地面太阳短波辐射,因此呈现净辐射白天减小,夜间增多的变化特征。随着地表净辐射的减弱,沙尘条件下的感热、潜热呈现和净辐射一样的变化特征,夜间增多,白天减小。土壤热通量的变化滞后于净辐射约3h,在日出前达到最低值,日落前达最大值,且变化不如晴天迅速和剧烈;同时,土壤浅层的高温和低土壤体积含水量与沙尘暴的发生有比较明显的关系。 以上结论在对沙尘暴的一次个例分析中得到验证,同时也得到了近地层要素垂直分布的变化特征。沙尘暴发生前,地面低空大气层结不稳定,高空呈逆温状态,相对湿度随高度递减,且递减率随着时间的推移越来越大,沙尘暴发生时,高空的逆温结构被破坏,同时伴随着明显的逆湿现象。 沙尘粒子上扬是水平风和垂直速度共同作用的结果,垂直速度在短时内的迅速变化与起沙量的变化趋势几乎一致;气溶胶的最高浓度稍滞后于水平风分量最大值,其中南北风分量在浓度最高时的波动范围大于东西风分量。


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