沙尘表面非均相吸附系数不确定性及其影响的数值模式研究

本文从实验气溶胶样品、实验技术和分析方法三个方面对以往的实验室研究结果进行综合分析, 归纳总结出适合东亚地区沙尘气溶胶的非均相吸附系数γ的参考值, 并利用区域大气化学模式, 模拟研究了非均相吸附系数γ的不确定性对东亚地区沙尘气溶胶非均相化学过程的影响。为了研究非均相反应对γ的敏感性, 针对其中四种物质(HNO3、N2O5、O3和SO2) 的γ上限值和下限值, 分别进行了T-up (上限值) 和T-low(下限值)两个敏感实验; 针对相对湿度对HNO3和N2O5非均相吸附系数的影响进行了T-rh敏感实验。模拟结果与观测资料进行了对比分析, 结果表明模式可以比较好地反映气态物质、气溶胶浓度的演变过程和非均相反应过程。考虑非均相反应后模拟的硫酸盐和硝酸盐浓度与观测值更接近一些。采用γ参考值的模拟结果总体上比采用γ上限值和γ下限值更合理, 把γ系数作为相对湿度的函数来处理比作为常数处理更合理。沙尘气溶胶通过非均相化学反应, 可以使模拟区域内SO2、NOx和O3的平均浓度下降, 使硫酸盐和硝酸盐颗粒物浓度增加, 采用γ参考值计算得到3 km以下的上述物质的变化率分别为－3.44%、－5.92%、－1.75%、5.22%和23.25%, 显示沙尘表面非均相化学反应对大气化学成分特别是气溶胶有较大的影响; 不同γ取值对上述物质变化率有一定影响, 其中对硝酸盐和臭氧的影响较大, T-up和T-low 模拟结果之间可以相差13.4%和10.1%。     

民勤沙漠-绿洲低空沙尘暴结构特征研究

通过从沙漠到沙漠绿洲过渡带再到绿洲8.3 km水平梯度和近地层50 m垂直梯度的低空沙尘观测系统所收集的19次沙尘暴的沙尘水平通量、垂直通量及风速等相关气象数据,结合下垫面环境状况,定量研究了中小尺度条件下,民勤沙漠、沙漠绿洲过渡带和绿洲3种典型下垫面环境沙尘暴诸要素的水平分布和垂直变化规律及其与下垫面的关系,评估了绿...     

2020年4月大气环流和天气分析

2020年4月大气环流呈单极型分布,中高纬环流为三波型,西太平洋副热带高压强度与常年相当,南支槽较常年偏弱。4月全国平均气温为11.2℃,接近常年同期,全国共有18个站日降温幅度达到极端事件标准。全国降水量为33.7 mm,较常年同期（45.1 mm）偏少25.3%。月内共出现2次主要冷空气过程,4次大范围降雨过程;云南气象干旱缓解,长江以北多地气象干旱发展;北方地区出现1次沙尘暴天气,较常年同期明显偏少。     

2013年3月大气环流和天气分析

2013年3月大气环流特征为:北半球极涡呈偏心型,两个中心分别位于欧洲和亚洲北部,极涡范围较常年偏南,中高纬环流呈4波型,南支槽略偏弱,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)略偏强.下旬南支活动加强,南方降水增多.全国平均降水量为26.1 mm,较常年同期偏少11.5％.平均气温为6.3℃,较常年同期偏高2.2℃,为1961年以来第二高值.月内发生5次冷空气过程,其中8-11日出现2013年以来最大范围沙尘天气;出现5次主要降水过程,其中19-20日江南、华南出现2013年以来最大范围强对流天气.     

2007—2008年库姆塔格沙漠沙尘天气特征与天气分型

 利用2007年库姆塔格沙漠科学考察时自动气象站所获取的数据,分析了沙尘暴过境时库姆塔格沙漠气象要素的变化特征。以库姆塔格沙漠周边气象站点沙尘天气出现时间为依据,选取2008年所有沙尘天气过程,解读相应时间段内Micaps系统中各个层次的资料,客观分析了驱动库姆塔格沙漠沙尘天气爆发的动力成因,将天气形势分为4种类型:冷空气翻山型; 冷空气东灌型; 锋前热低压发展型; 局地对流型。冷空气翻山型与东灌型居多,共7次,锋前热低压发展型与局地对流型较少,仅为2次。利用库姆塔格沙漠北部1号气象站以及南部2号气象站资料,结合库姆塔格沙漠沙尘粒度分析资料,初步讨论了风对库姆塔格沙漠沙丘形态的影响。     

The sources and transport of iron in the North Paci?c and its impact on marine ecosystems

微量元素铁是浮游植物生长所必需的营养元素,对于促进海洋初级生产力和增加海洋吸收二氧化碳的能力等具有重要作用。相对于世界上其他海域,铁限制使得北太平洋成为典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)区域。陆源铁主要通过河流输入和大气沉降进入海洋;海洋中垂直混合等物理过程也是输送生物可利用铁进入上层海洋的重要过程。目前,随着人类污染的加剧,人类活动排放的铁对海洋生态系统的影响也变得更加显著。为了研究铁循环过程及其对北太平洋海洋生态系统的影响,以国家自然科学基金资助的"北太平洋铁的来源与传输及其对上层海洋生态系统的影响"为依托,该项目将主要关注三个重要科学问题:(1)北太平洋上层生物可利用铁的主要来源是什么?(2)海洋中铁络合配体的循环会对北太平洋上层海洋生态系统产生怎样的影响?(3)未来全球变化对铁循环及上层海洋生态系统的可能影响是什么?项目将对铁在当前和未来海洋酸化和物理环境变化背景下的分布特征及其对海洋生态系统产生的影响进行研究。项目研究结果有望加深我们对北太平洋海洋生态系统的认识和理解,实现对未来北太平洋生态系统变化趋势的预测。     

FY-3A/MERSI海上沙尘天气气溶胶光学厚度反演

利用FY-3A/MERSI资料,结合MODIS C005算法的海上气溶胶模型,研究了中国渤海、黄海以及东海海域沙尘天气气溶胶光学厚度反演方法。通过MERSI反演的气溶胶光学厚度与MODIS C005气溶胶光学厚度产品(MOD04)对比,发现MERSI气溶胶光学厚度反演结果存在较大偏差。分析认为,这种偏差是由MODIS C005算法的海上气溶胶模型对MERSI气溶胶光学厚度反演不完全适用造成的。鉴于此,本文研究引进了一种沙尘气溶胶模型,并将其与MODIS C005算法的粗粒子气溶胶模型按照一定比例混合,形成了改进的气溶胶模型。利用改进气溶胶模型再次反演海上沙尘天气气溶胶光学厚度,反演结果与MOD04一致性较好,说明改进气溶胶模型能有效地提高MERSI定量反演沙尘气溶胶的能力。     

甘肃临夏地区2次沙尘寒潮天气成因对比

利用常规天气资料和数值预报产品,应用天气分析和天气诊断方法,对甘肃中部临夏地区出现的2次沙尘、寒潮天气过程对比分析,结果表明:冷空气活动是沙尘、寒潮天气的主要动力来源,高空急流是大风的动量来源;地面冷锋是触发2次天气过程的重要系统。但由于2次过程中,冷空气的源地,高空槽位置、强度,高低空冷暖平流的空间配置,急流位置的不同,所造成的影响范围、强度和受灾情况也有较大的差异;同时位涡在2次过程中也有很好的表现。     

2020年春季中国北方一次扬沙天气过程微气象学与沙尘输送特征

利用内蒙古科尔沁沙地和沈阳地区同步气象要素梯度观测和地面大气颗粒物(PM_2.5和PM₁₀)质量浓度观测资料, 分析了中国北方地区2020年5月10日一次大范围扬沙天气过程微气象学和沙尘输送特征。结果表明: 受大尺度天气系统影响, 此次沙尘天气过程中科尔沁沙地不同高度(< 20 m)风速均明显增加, 各层相对湿度和浅层地表含水量有所降低, 较强湍流动力作用配合干燥的土壤和大气环境有利于沙源地区地表大量的沙尘粒子释放到大气中。此后这些沙尘粒子随较强的西北气流集中在2—3 km以下高度向下游地区输送。受沙尘输送的影响, 沈阳地区10日小时平均PM₁₀浓度最高达817 μg·m^-3, 能见度减小至3.7 km。此外, 科尔沁沙地起沙过程中能见度与摩擦速度存在明显的反相关关系(相关系数R²=0.93), 与湍流动力学热通量相关性相对较小, 表明湍流动力作用在此次起沙过程占主导作用。     

沙尘天气过程对沈阳大气冰核浓度与尺度分布的影响

为研究沙尘天气对大气冰核浓度及尺度分布的影响,2010-2012年春季用FA-3型安德森采样器在沈阳地区开展了大气冰核观测,采样后的滤膜在中国气象科学研究院的静力扩散云室中进行统一检测分析。针对2011年5月11-12日一次典型沙尘天气过程,分析了沙尘过程前后大气冰核浓度和尺度分布与变化特征。结果表明：沈阳地区春季大气冰核的本底浓度较高,约为0.8个·L^-1（活化温度为-20℃）;沙尘天气出现时可使大气冰核浓度突增10倍以上。约2/3的大气冰核集中在>4.7μm粒径段;有沙尘影响时,2.11～5.80 μm粒径段的大气冰核浓度增加最明显。大气冰核浓度的粒子尺度谱近似服从幂指数n（D）=A·D^B分布,其中A和B的数值在沙尘日明显大于非沙尘日。根据观测,建议在沈阳乃至中国北方地区春季有沙尘天气影响时应慎重选择人工影响天气作业方案。