發(fā)布時間：2017-10-29 15:00

  本文關(guān)鍵詞：海霧與陸霧數(shù)值模擬中氣溶膠作用的對比研究

  更多相關(guān)文章： 海/陸霧 WRF-Chem模式 數(shù)值模擬 直接輻射效應(yīng) 云滴數(shù)濃度 Twomey效應(yīng) Albrecht效應(yīng)

【摘要】：霧在數(shù)值模擬中通常被處理成為發(fā)生在大氣邊界層的“云”微物理過程,研究表明氣溶膠粒子是影響霧發(fā)生與發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。本文試圖利用WRF-Chem (Weather Research and Forecasting Model Coupled with Chemistry)模式,開展氣溶膠對海／陸霧作用的對比研究,以便加深對它們的認(rèn)識并且提高霧的模擬能力。本文選取2006年3月的1次大范圍黃海海霧事件與2009年11月的1次中國北部陸霧過程作為研究對象。首先利用MTSAT (Multi-functional Transport Satellite)衛(wèi)星反演資料獲取了霧的觀測事實(shí),并且基于美國環(huán)境預(yù)報中心NECP (National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL (Final Operational Global Analysis)再分析數(shù)據(jù)和韓國天氣圖對海／陸霧發(fā)生時的天氣形勢與層結(jié)特征作了分析。然后利用循環(huán)3DVAR工具同化常規(guī)與非常規(guī)觀測數(shù)據(jù)得到提供高質(zhì)量的初始場,并且選用相應(yīng)的氣溶膠直接輻射方案和間接成核方案,設(shè)計并實(shí)施了一系列數(shù)值模擬對比試驗(yàn),詳細(xì)分析了氣溶膠效應(yīng)對海／陸霧的影響和作用機(jī)制。數(shù)值試驗(yàn)的分析結(jié)果表明：1)氣溶膠的直接輻射效應(yīng)通過增加夜間長波輻射降溫率實(shí)現(xiàn)對海／陸霧濃度和霧頂高度的影響,如海霧的平均霧頂高度增加了10.7 m,然而該效應(yīng)不足以導(dǎo)致霧區(qū)的明顯變化,兩次過程霧區(qū)各項(xiàng)評分(POD、FAR、Bias和ETS)的改進(jìn)率都不足6%。2)氣溶膠粒子通過改變云滴數(shù)濃度體現(xiàn)Twomey效應(yīng)和Albrecht效應(yīng),針對云滴數(shù)濃度的敏感性試驗(yàn)表明,適合本次海／陸霧發(fā)展的云滴數(shù)濃度量級為108-109kg-1,云滴數(shù)濃度的增加促使海霧霧區(qū)的平均濃度由0.6 g·kg-1變?yōu)?.8 g·kg-1。3) Twomey效應(yīng)阻擋了到達(dá)地面的太陽短波輻射(輻射通量平均減少39.4%),導(dǎo)致陸霧內(nèi)部溫度層結(jié)更加接近觀測,湍流強(qiáng)度減弱了29.5%,從而適合陸霧在日出后的維持和發(fā)展。對于海霧來說,雖然到達(dá)海面的輻射通量減弱了17.4%,但海水的高比熱容導(dǎo)致的海溫緩慢變化使霧區(qū)內(nèi)湍流強(qiáng)度僅僅降低3.9%,所以海霧霧區(qū)的變化很小,霧區(qū)各項(xiàng)評分的最大改進(jìn)率僅有6.8%。4) Albrecht效應(yīng)能夠抑制霧區(qū)內(nèi)的降水,延長云的生命周期并且增大云體反照率,這會促使海／陸霧的霧區(qū)發(fā)生一定程度的改變,如陸霧霧區(qū)的ETS評分提高了9.9%,但程度遠(yuǎn)小于Twomey效應(yīng)ETS評分的改進(jìn)率(65.3%)；海霧霧區(qū)對Albrecht效應(yīng)的響應(yīng)非常弱(ETS評分降低了0.5%)。
【關(guān)鍵詞】：海/陸霧 WRF-Chem模式 數(shù)值模擬 直接輻射效應(yīng) 云滴數(shù)濃度 Twomey效應(yīng) Albrecht效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P732
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 引言13-19
• 1.1 陸霧與海霧13-14
• 1.2 氣溶膠的作用回顧14-16
• 1.2.1 直接輻射效應(yīng)14-16
• 1.2.2 間接成核效應(yīng)16
• 1.3 霧的數(shù)值模擬中氣溶膠的影響16-18
• 1.4 內(nèi)容與安排18-19
• 第2章 數(shù)值試驗(yàn)19-26
• 2.1 研究個例19-21
• 2.1.1 霧觀測事實(shí)的獲取19
• 2.1.2 海/陸霧演變特征19-20
• 2.1.3 天氣形勢與層結(jié)特征分析20-21
• 2.2 數(shù)值模式21-22
• 2.3 模式參數(shù)22-24
• 2.4 試驗(yàn)設(shè)計24
• 2.5 小結(jié)24-26
• 第3章 模擬霧區(qū)結(jié)果與分析26-30
• 3.1 霧區(qū)檢驗(yàn)方法26
• 3.2 定性分析26-27
• 3.3 定量分析27-28
• 3.4 小結(jié)28-30
• 第4章 直接輻射效應(yīng)分析30-34
• 4.1 排放源數(shù)據(jù)30
• 4.2 氣溶膠直接輻射效應(yīng)方案30-31
• 4.3 直接輻射效應(yīng)作用機(jī)制31-32
• 4.3.1 對溫度的影響31-32
• 4.3.2 對湍流的影響32
• 4.3.3 對霧濃度和濕度的影響32
• 4.4 小結(jié)32-34
• 第5章 間接成核效應(yīng)分析34-41
• 5.1 間接成核效應(yīng)的作用介質(zhì)34-36
• 5.1.1 對海霧濃度的影響34
• 5.1.2 云滴數(shù)濃度34-36
• 5.2 Twomey效應(yīng)36-39
• 5.2.1 對太陽輻射的影響36-37
• 5.2.2 對霧區(qū)內(nèi)溫度的影響37-38
• 5.2.3 對霧湍流特征的影響38-39
• 5.3 Albrecht效應(yīng)39-40
• 5.4 小結(jié)40-41
• 第6章 結(jié)論與展望41-43
• 6.1 結(jié)論41-42
• 6.2 展望42-43
• 參考文獻(xiàn)43-50
• 附圖50-77
• 致謝77-78
• 個人簡歷78
• 軟件著作權(quán)78

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳偉;晏磊;楊尚強(qiáng);;海洋氣溶膠多角度偏振輻射特性研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2013年03期

2 郭誠祿,王明康,莫天麟;稀土氣溶膠成冰性能的實(shí)驗(yàn)研究[J];氣象科學(xué);1986年02期

3 申紹華;對流層氣溶膠和云的大氣輻射加熱特征[J];大氣科學(xué);1991年06期

4 李樂泉,周明煜,李興生;夜間城市大氣邊界層和氣溶膠的相互作用[J];應(yīng)用氣象學(xué)報;1992年01期

5 陳金榮,周文賢;重慶市區(qū)大氣氣溶膠粒子的時空分布和物理特性[J];氣象科學(xué);1992年04期

6 劉炎焱,王俊波,樂時曉,楊小麗,林為干;光致氣溶膠粒子加熱的等效吸收系數(shù)[J];強(qiáng)激光與粒子束;1993年04期

7 ;氣溶膠——霧霾背后的真兇[J];大科技(科學(xué)之謎);2013年07期

8 王明星;氣溶膠與氣候[J];氣候與環(huán)境研究;2000年01期

9 李冰,劉小紅,洪鐘祥;積云對二氧化硫和硫酸鹽氣溶膠作用的研究[J];氣候與環(huán)境研究;2000年01期

10 邵愛梅,邱崇踐;蘭州城市氣溶膠對邊界層溫度結(jié)構(gòu)的影響——一維數(shù)值模擬研究[J];蘭州大學(xué)學(xué)報;2001年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龐成明;王自發(fā);;氣溶膠混合演變過程影響因子模擬研究[A];第26屆中國氣象學(xué)會年會大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會場論文集[C];2009年

2 王啟燕;馬江;尹國輝;;沙子、粘土對氣溶膠的過濾特性實(shí)驗(yàn)[A];中國顆粒學(xué)會2002年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議論文集[C];2002年

3 張美根;成秀虎;徐永福;;東亞春季硫酸鹽氣溶膠分布特征的模擬[A];中國顆粒學(xué)會2002年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議論文集[C];2002年

4 馬新成;張薔;嵇磊;黃夢宇;李宏宇;楊道俠;何暉;張磊;李睿劫;劉力威;韓光;吳宏議;;北京春季不同天氣條件下氣溶膠垂直分布特征[A];第26屆中國氣象學(xué)會年會大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會場論文集[C];2009年

5 董曉波;王高磊;呂峰;胡向峰;;晴空條件下河北中南部地區(qū)上空氣溶膠特征分析[A];第26屆中國氣象學(xué)會年會大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會場論文集[C];2009年

6 賀千山;楊引明;耿福海;周廣強(qiáng);高偉;辛跳兒;;中國東部陸地上空氣溶膠分布特征研究[A];第五屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2008年

7 白皓;齊道輝;錢文濤;蒼大強(qiáng);宗燕兵;;微米級氣溶膠粒子在濾層中的收集效率研究[A];第十二屆冶金反應(yīng)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

8 郭金平;段英;趙利品;楊保東;齊作輝;;石家莊地區(qū)不同季節(jié)大氣氣溶膠粒子的分布特征[A];第27屆中國氣象學(xué)會年會人工影響天氣與云霧物理新技術(shù)理論及進(jìn)展分會場論文集[C];2010年

9 張瑜;銀燕;段英;石立新;吳志會;;晴天條件下一次氣溶膠飛機(jī)探測資料分析[A];第七屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2010年

10 呂峰;董曉波;胡向峰;;石家莊地區(qū)氣溶膠微物理結(jié)構(gòu)的飛機(jī)探測個例分析[A];第28屆中國氣象學(xué)會年會——S9大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 中國氣象科學(xué)研究院研究員 張小曳;細(xì)說氣溶膠[N];光明日報;2013年

2 記者 吳越;我國霧霾天頻現(xiàn)主因是氣溶膠污染[N];中國氣象報;2013年

3 記者 潘俊杰;氣溶膠研究領(lǐng)域首個973項(xiàng)目啟動[N];中國氣象報;2006年

4 記者 管晶晶;氣溶膠增多會顯著加劇干旱和洪澇災(zāi)害[N];科技日報;2011年

5 本報記者 吳越;與PM_(2.5)相關(guān)的霧和霾如何形成[N];中國氣象報;2013年

6 張小曳;氣溶膠：讓空氣像霧又像霾[N];工人日報;2014年

7 記者 馮源;霧霾加劇與氣溶膠粒子濃度水平有關(guān)[N];經(jīng)濟(jì)參考報;2014年

8 許黎 李燦;大氣氣溶膠及其氣候環(huán)境效應(yīng)[N];中國氣象報;2003年

9 本報記者郭薇;氣溶膠污染空氣又抵消溫室效應(yīng)[N];中國環(huán)境報;2009年

10 本報記者 劉毅;霾從何來[N];人民日報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭麗君;華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機(jī)理研究[D];中國氣象科學(xué)研究院;2015年

2 辛金元;中國地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性地基聯(lián)網(wǎng)觀測與研究[D];蘭州大學(xué);2007年

3 房文;氣溶膠對云和降水影響的研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

4 許瀟鋒;中國地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

5 劉建軍;長三角太湖地區(qū)云和氣溶膠輻射特性的地基遙感研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

6 曹賢潔;蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性觀測研究[D];蘭州大學(xué);2010年

7 胡婷;中國區(qū)域氣溶膠的光學(xué)厚度特征和氣候效應(yīng)研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

8 封彩云;城市污染大氣環(huán)境下云和降水形成的觀測與數(shù)值模擬研究[D];蘭州大學(xué);2011年

9 王雨;APRAMVI算法及氣溶膠間接氣候效應(yīng)研究中的應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

10 李麗萍;東亞海域吸收性氣溶膠對大氣校正的影響及海色遙感若干問題[D];青島海洋大學(xué);2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊憶;氣溶膠充當(dāng)冰核對雷暴云微物理、起電過程影響的數(shù)值模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 柳丹;基于衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性天氣分析[D];蘭州大學(xué);2015年

3 翟世賢;GRAPES-CUACE氣溶膠模塊的伴隨構(gòu)建及模式在大氣污染優(yōu)化控制中的應(yīng)用[D];中國氣象科學(xué)研究院;2015年

4 石睿;氣溶膠—云—輻射—東亞夏季風(fēng)相互影響的資料分析[D];南京大學(xué);2014年

5 王力;華北地區(qū)氣溶膠時空分異特性及對農(nóng)作物影響的模擬研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

6 郭祺;黃渤海海域大氣氣溶膠粒子譜的觀測及反演研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

7 潘桂森;新型熱氣溶膠滅火劑的研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

8 王彬;海霧與陸霧數(shù)值模擬中氣溶膠作用的對比研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 孫玲;中國近三十年氣溶膠變化特征及與降水關(guān)系的研究[D];南京信息工程大學(xué);2011年

10 茆佳佳;華東地區(qū)氣溶膠特性的MODIS資料反演及其時空分布特征的研究[D];南京信息工程大學(xué);2011年

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本文編號：1113433