收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究

王文彩  
【摘要】:沙尘气溶胶作为大气中的典型气溶胶,是影响地气系统的一个重要因子。它一方面通过吸收和散射太阳短波辐射以及地气系统发出的长波辐射,对地气系统的能量收支平衡产生影响。另一方面,还通过改变云的特性影响降水发生率,对区域气候及水循环产生影响。此外,沙尘气溶胶能够在蒙古气旋或青藏高原的作用下,抬升到较高的高度,进而在西风急流等的作用下,传输到我国东部沿海地区,甚至跨越太平洋到达北美等地。在长距离输送过程中,沙尘气溶胶会和其他污染性气溶胶相互作用,使其作为云凝结核的性质发生改变。沙尘气溶胶的传输和沉降,以及长距离传输过程中其物理、化学特性的改变,被认为是全球生物和化学循环的重要途径之一。因此,开展沙尘气溶胶的传输和气候效应的研究显得尤为迫切和重要。本文依托我国西北地区第一个具有国际水准的半干旱气候与环境观测站一兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL),结合A-Train卫星编队资料、NCEP再分析资料、Climate Research Unit (CRU)降水资料及Fu-Liou辐射传输模式等,系统地研究了沙尘气溶胶的长距离传输和沉降、直接效应、间接效应及对降水的影响。 一般而言,能够长距离传输的沙尘气溶胶多被抬升到5km以上的高空。本文通过对比分析春夏季节沙尘气溶胶常规传输路径上的沙尘气溶胶通量发现:春季,塔克拉玛干沙漠向5km的高空约输送17.06Tg的沙尘气溶胶,28.6%的沙尘气溶胶通过高空传输至东部沿海地区;夏季,塔克拉玛干沙漠向5km的高空约输送约7.43Tg的沙尘气溶胶,24%的沙尘气溶胶通过高空传输至东部沿海地区。传输至中国东部沿海地区的这部分沙尘气溶胶,在春季和夏季分别约有30.7%和13.4%的沙尘气溶胶通过1.5-3km的高空跨越太平洋到达北美地区。 单次散射反照率等参量是评估沙尘气溶胶直接效应的重要前提。本文利用2010年4月份野外观测实验和SACOL站获取的沙尘气溶胶光学参数和垂直廓线,结合Fu-Liou辐射传输模式,对比分析了2010年4月24日特大沙尘暴期间民勤和SACOL地区沙尘气溶胶的直接辐射效应。民勤地区,沙尘气溶胶在大气层顶处(TOA)、地表处和大气中净辐射强迫的最大值出现在4月24日,分别为35.70,-17.18和53.48W m-2;在SACOL,沙尘气溶胶在TOA处、地表处和大气中净辐射强迫的最大值则出现在4月29日,分别为27.52,-28.80和56.32Wm-2。在沙尘层内部,沙尘的加热作用可达3-6K,这主要取决于沙尘气溶胶的浓度。在民勤地区的最大净加热率(长波加热率和短波加热率之和)出现在4月24日的1.5km处,值为5.89K;SACOL的最大净加热率则出现在4月29日的2.2km处,值为4.46K。此外,敏感性实验表明,沙尘气溶胶在TOA处的辐射强迫受单次散射反照率的影响最大,其次是气溶胶光学厚度、不对称因子、地表反照率和沙尘气溶胶的高度。并且,当沙尘气溶胶光学厚度相当时,其在SACOL地区辐射强迫的绝对值要大于民勤地区,这种差异意味着沙尘气溶胶由民勤及其他地区传输至SACOL过程中,其光学特性发生了较大的改变。 沙尘气溶胶作为干旱和半干旱地区对流层中主要的气溶胶类型,能够与云相互作用,通过改变云的宏微观物理特性,进而影响降水发生率及云的辐射效应。然而,沙尘气溶胶对该地区气候变化的影响还存在很大的不确定性。本文利用A-Train卫星数据提出了一种识别沙尘云的新方法,对比分析了沙尘源区和沉降区沙尘云和纯云的宏微观物理特性。研究结果表明,沙尘气溶胶使云的光学厚度、云水路径、冰水路径以及云有效粒子大小等减小。在源区,沙尘气溶胶对水云的影响作用要大于冰云;在沉降区,沙尘气溶胶对冰云的影响作用要大于水云。此外,沙尘气溶胶在源区和沉降区的瞬时净辐射强迫绝对值分别减少了43.4%和16.7%。这说明,沙尘气溶胶抑制了云的冷却效应,从而可能导致更强的增暖效应。此外,本文利用1960~2009年的地面台站观测资料和CRU降水资料,通过分析沙尘指数与降水量的相关性发现,沙尘气溶胶在春季抑制干旱和半干旱地区降水的发生,夏季却促进干旱和半干旱地区降水的发生。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 牛生杰,章澄昌,孙继明;贺兰山地区沙尘气溶胶粒子谱分布的观测研究[J];大气科学;2001年02期
2 刘毅,任丽新,周乐义,周明煜,高原;一次黄沙输送过程的数值模拟研究[J];大气科学;1998年06期
3 成天涛,吕达仁,陈洪滨,李占清;浑善达克沙地沙尘气溶胶的粒谱特征[J];大气科学;2005年01期
4 辛金元,张文煜,袁九毅,刘立超;沙尘气溶胶对直接太阳辐射的衰减研究[J];中国沙漠;2003年03期
5 刘毅,周明煜;北京及近中国海春季沙尘气溶胶浓度变化规律的研究[J];环境科学学报;1999年06期
6 高庆先,任阵海,李占青,普布次人;中国北方沙尘气溶胶时空分布特征及其对地表辐射的影响[J];资源科学;2004年05期
7 刘东,戚福弟,金传佳,岳古明,周军;合肥上空卷云和沙尘气溶胶退偏振比的激光雷达探测[J];大气科学;2003年06期
8 吴涧,蒋维楣,王卫国,姚克亚,袁仁民;我国春季大气沙尘气溶胶分布和短波辐射效应的数值模拟[J];中国科学技术大学学报;2004年01期
9 周荣卫,刘红年,蒋维楣;中国地区沙尘气溶胶输送过程的数值模拟[J];气象科学;2004年01期
10 王明星,张仁健;大气气溶胶研究的前沿问题[J];气候与环境研究;2001年01期
11 成天涛;吕达仁;徐永福;;浑善达克沙地沙尘气溶胶的辐射强迫[J];高原气象;2005年06期
12 李建云;屈述军;;中国地区春季沙尘气溶胶短波辐射气候效应数值模拟研究[J];气象与减灾研究;2010年04期
13 刘立超,沈志宝,王涛,周茅先,矢吹貞代,金山晋司;敦煌地区沙尘气溶胶质量浓度的观测研究[J];高原气象;2005年05期
14 宿兴涛;;中国沙尘气溶胶研究新进展[J];气象与环境科学;2008年03期
15 高卫东;袁玉江;刘志辉;魏文寿;;新疆沙尘源状况及其沙尘气溶胶释放条件分析[J];中国沙漠;2008年05期
16 康凤琴;银燕;张逸轩;;中国北方沙尘气溶胶对云和降水影响的数值模拟研究[J];气象;2009年06期
17 贾璇;王文彩;陈勇航;黄建平;陈建民;张华;白鸿涛;张萍;;华北地区沙尘气溶胶对云辐射强迫的影响[J];中国环境科学;2010年08期
18 高卫东,姜巍;塔里木盆地地区沙尘气溶胶特征分析[J];干旱区资源与环境;2002年04期
19 马井会;张华;郑有飞;孙治安;;沙尘气溶胶光学厚度的全球分布及分析[J];气候与环境研究;2007年02期
20 王娜;张镭;;沙尘气溶胶辐射特性及其观测方法初步评述[J];干旱气象;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱帅;Tim Butler;Rolf Sander;马建中;Mark G.Lawrence;;污染区域沙尘气溶胶对对流层光化学的影响:北京超大城市个例研究[A];第十届全国气溶胶会议暨第六届海峡两岸气溶胶技术研讨会摘要集[C];2009年
2 司瑶冰;李云鹏;高涛;;激光雷达监测沙尘气溶胶垂直变化特征[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
3 罗双;王鑫;;黄土高原地区沙尘气溶胶对降水的影响—以2004年3月9~11日沙尘暴天气过程为例[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
4 刘晶晶;黄建平;陈斌;;利用CALIPSO激光雷达和红外成像辐射计识别撒哈拉地区沙尘气溶胶[A];第28届中国气象学会年会——S2风云卫星定量应用与数值[C];2011年
5 黄建平;付强;苏婧;汤强;王文彩;李玥;;沙尘气溶胶对西北地区温度和降水的影响[A];中国气象学会2007年年会大气成分观测、研究与预报分会场论文集[C];2007年
6 高庆先;;沙尘气溶胶对大气环境的影响研究[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“大气气溶胶及其对气候环境的影响”分会论文集[C];2003年
7 郝增周;龚芳;王迪峰;潘德炉;;利用HITRAN资料研究沙尘气溶胶和云滴粒子的红外特性[A];第八届成像光谱技术与应用研讨会暨交叉学科论坛文集[C];2010年
8 陈霞;魏文寿;刘明哲;;塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应[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
9 杨东贞;颜鹏;徐祥德;;沙尘气溶胶物理化学特征及其输送路径的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
10 ;Mineral Aerosol Properties Observed in the North-West Region of China[A];中国气象学会2006年年会“大气成分与气候、环境变化”分会场论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王文彩;沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究[D];兰州大学;2013年
2 葛觐铭;西北沙尘气溶胶光学特性反演与沙尘暴的卫星监测[D];兰州大学;2010年
3 牛生杰;沙尘气溶胶微结构及其对降水影响的观测和数值模拟研究[D];南京气象学院;2004年
4 苏婧;中国西北地区沙尘气溶胶辐射强迫效应的研究[D];兰州大学;2010年
5 陈敏;利用激光雷达和黑碳仪观测资料模拟研究气溶胶辐射效应与影响[D];兰州大学;2008年
6 王鑫;黄土高原地区沙尘气溶胶的综合观测研究[D];兰州大学;2009年
7 石金辉;中国近海大气沉降中氮组分的分布特征及对春季水华事件的影响分析[D];中国海洋大学;2011年
8 王天河;利用MFRSR反演西北混合相和沙尘云光学及物理特性的研究[D];兰州大学;2009年
9 柳晶;中国地区气溶胶光学特性及辐射强迫的卫星遥感观测研究[D];南京信息工程大学;2008年
10 曹贤洁;兰州地区气溶胶辐射特性观测研究[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊洁;全球主要沙尘源区分布及其沙尘气溶胶变化特征的模拟分析[D];南京信息工程大学;2013年
2 刘瑞金;半干旱区卷云和沙尘气溶胶激光雷达观测[D];兰州大学;2011年
3 郭瑞;中国戈壁沙尘气溶胶的表征、识别、长途传输及其对下游区域环境的影响[D];复旦大学;2010年
4 艾克代·沙拉木;阿图什气候变化与沙尘气溶胶特征分析[D];新疆大学;2013年
5 沈凡卉;中国地区沙尘气溶胶的间接气候效应研究[D];南京大学;2011年
6 赵树云;利用耦合系统BCC_AGCM2.0.1_CAM模拟沙尘气溶胶的辐射强迫与气候效应[D];南京信息工程大学;2012年
7 张凯;东亚地区沙尘气溶胶入海途径及通量的初步研究[D];中国海洋大学;2003年
8 凌肖露;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[D];兰州大学;2011年
9 徐成鹏;中国地区沙尘气溶胶的时空分布特征[D];兰州大学;2014年
10 李崇;利用激光雷达观测资料研究沙尘气溶胶及其影响[D];南京信息工程大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 苏玉君郑菲 通讯员 王德英;中国大气气溶胶及其气候效应研究取得明显进展[N];中国气象报;2007年
2 本期嘉宾 中国气象学会秘书长 研究员 王春乙 采访者 本报记者 郑菲;气溶胶浓度增加影响作物生产[N];中国气象报;2007年
3 记者 倪永强 通讯员 杨启国;专家研讨干旱气候变化[N];中国气象报;2009年
4 干旱所;干旱所:凝聚一流科研力量的西北主力军[N];中国气象报;2006年
5 韩宗坡;求解气候变暖与沙尘暴的关系[N];中国气象报;2008年
6 记者 潘俊杰;气溶胶研究领域首个973项目启动[N];中国气象报;2006年
7 本报记者 王海平;“气溶胶”效应导致长三角变冷[N];21世纪经济报道;2008年
8 韩永翔 张强;沙尘可以抑制气候变暖?[N];中国气象报;2004年
9 记者 屈遐;中日韩专家再商治沙对策[N];中国环境报;2003年
10 周元春;改善环境的好帮手[N];中国财经报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978