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大气气溶胶辐射参数化方案的对比分析

李英华  
【摘要】:着眼于改进大气数值模式中气溶胶辐射强迫的参数化,讨论了城市气溶胶辐射效应对大气边界层影响问题。针对兰州河谷城市,结合已有工作成果,利用可实现区域嵌套模拟的WRF v2.1模式与包含气溶胶辐射效应和气溶胶粒子扩散的边界层数值模式嵌套起来组成的数值模拟平台,即WRF_ABL模式系统,进行数值模拟试验,重点研究模式系统中的气溶胶辐射效应计算方案。从辐射传输算法上进行对比分析,进一步探索对气溶胶辐射效应的数值模拟。 首先,使用NCEP/NCAR再分析资料NNRP2和相对完整的兰州外场观测资料(1989年12月兰州大气边界层外场观测试验资料和大气污染物监测资料),对WRF v2.1模式和边界层模式进行了验证,结果表明模式对气象场模拟性能良好,具有较好的稳定性;其次,在DISORT的框架基础上,发展了适合兰州地区的气溶胶辐射传输算法,并与以LOWTRAN 7为基础的辐射传输算法进行比较,利用实测资料对它们的模拟能力进行检验和对比分析,发现两者计算得到的污染大气边界层短波加热率和长波冷却率较为相近;最后,对比分析基于两种辐射传输模式的气溶胶辐射参数方案在WRF_ABL模式系统中的效果。结果表明,就兰州地区晴空无云烟雾层气溶胶辐射效应问题而言,二者计算效果相当,都能很好地在中尺度模式系统中反映气溶胶的辐射效应,使模拟得到的兰州地区边界层风温场特征更为细致,与实际相比更加合理。 本文工作有助于进一步探索气溶胶直接辐射强迫的数值模拟。


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