【摘要】：深對流云是大氣質量垂直輸送的主要載體,可以將含有各種污染物的大氣在相對較短的時間內(nèi)由對流層低層輸送至對流層上層甚至平流層低層,影響區(qū)域及全球環(huán)境和氣候。目前對對流輸送作用的研究多集中于對痕量氣體垂直分布特性的分析,且國內(nèi)對此的研究還比較少,為此本文采用考慮詳細微物理過程和化學氣體傳輸過程的云模式模擬了2014年7月30日發(fā)生在南京西北部一次深對流過程,研究了深對流活動對大氣化學成分的輸送及再分布作用,確定了影響痕量氣體垂直分布的主要過程,并探討了酸性氣體(如CO_2、SO_2)的輸送下,不同尺度云滴和雨滴的酸度變化。主要結論如下:不可溶性氣體的垂直分布與氣流分布有關,其中近地層示蹤氣體(0~2.1 km)的向上輸送對對流層上層的貢獻與對流層中部示蹤氣體(2.1~4.5 km、4.5~7.5 km和7.5~10.8km)相當�？扇苄詺怏w的垂直分布還與微物理過程及局地化學等因素有關。其中,動力結構是控制源層高度氣體濃度的主導因子,最大平均改變率可達-4.6 mol s~(-1);微物理過程和化學過程對氣體在源層高度以外的分布影響較大,且二者對氣體再分布的貢獻隨著氣體溶解度的增大而增大,液滴蒸發(fā)及冰粒子升華是影響這一結果的關鍵物理過程。氣體在液滴凍結時的保有率(RC)也會影響其垂直分布,且氣體輸送對RC的敏感性隨著溶解度的增大而增大。對于高溶解性氣體(H~*10~6 mol dm~(-3) atm~(-1)),RC從0增大到1時,輸送到中上層的氣體降低60%;而氣溶膠數(shù)濃度增加50%時,輸送到中上層的氣體降低40%,這是高氣溶膠背景下高的冰晶含量伴隨強的蒸發(fā)釋放導致的。同時,示蹤氣體的垂直輸送對氣體保有率及溶解度變化的敏感性主要受到近地層氣溶膠的影響。云剛開始形成,氫離子集中在相對較大的液滴中,之后呈現(xiàn)相反的尺度依賴性,70min后雨滴和云滴的氫離子濃度比接近0.11。液滴酸度的尺度分布也與空間位置有關,反映了不同云宏、微觀物理過程對液滴酸度的影響。其中,蒸發(fā)是云滴(尤其是直徑小于100μm的液滴)pH值降低的主要過程,與云水質量的降低有關。凝結和碰并會改變氫離子生成速率,影響pH值,且積云階段二者對液滴pH值的平均改變率分別為+0.0034s-1、+0.0025 s-1。敏感性試驗表明氣溶膠數(shù)濃度對云滴酸度及硫酸生成有重要的作用。
【圖文】：

圖 2.1 模式中各水成物與氣體相互作用的示意圖[16atic of gas interaction with different hydrometeors used 及液滴酸度水中的平衡反應（包括四種痕量氣體的溶解平 和新生成的 H2SO4的電離平衡）及平衡常數(shù)，霍夫方程（van’t Hoff’s relation）：2981 1exp ( )298THK KR T ， 變。S(VI)的轉化主要包括 H2O2和 O3兩種氧化機制

南京信息工程大學碩士學位論文圖 3.1 模式初始化使用的溫度（實線）和露點溫度（虛線）垂直廓線al profiles of temperature (solid curve) and dew-point temperature (dashedinitialization in the model膠濃度譜來源于南京地區(qū)寬范圍顆粒粒徑譜儀（測量直徑在根據(jù) Yang et al.[69]的研究，假定 23%為可溶性氣溶膠，，且由模式初始化使用的可溶性氣溶膠數(shù)濃度譜，氣溶膠數(shù)濃度隨地表的可溶性氣溶膠數(shù)濃度和質量濃度分別為 1528 cm-3和
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X16

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本文編號：2647486