干旱区大气边界层高度时间演变及尘卷风对大气沙尘气溶胶的贡献

摘要

沙尘气溶胶是对流层大气气溶胶的重要组成成分，它通过起沙-传输-沉降成为了全球气候变化的关键影响因素之一。以动力起沙为主的沙尘暴已经被广泛研究，而以热力起沙为主的尘卷风的起沙量在年内的贡献可能超过沙尘暴，表明尘卷风也可能是环境以及气候变化的关键要素。尘卷风的热力学理论认为对流边界层高度对尘卷风的起沙量有重要关系，如何利用长期的探空资料估算每天边界层高度的变化，对准确计算尘卷风的起沙无疑具有重要作用。本文采用位温廓线法，获得了极端干旱区的每日最大对流边界层高度（简称:CBLmax），并分析了影响CBLmax的因子，进而计算出尘卷风的起沙量及其对总起沙量的贡献，最后利用WRF模式模拟了敦煌地区尘卷风的起沙分布并对起沙结果进行验证，研究结果如下:
　　1)敦煌和民勤地区CBLmax的计算及分析
　　两个站点逐日CBLmax具有非常显著的年变化特征，呈单峰的正偏态分布，敦煌12月最低，5月最高;民勤1月最低，6月最高。年平均CBLmax达到2-2.4km左右，两地极端时都可出现接近6km的深厚CBLmax。热力因素对CBLmax的贡献具有决定性，云量的多寡会对其产生影响。
　　2)尘卷风年均起沙量及对大气沙尘气溶胶的贡献
　　敦煌和民勤的热力学效率与尘卷风的月平均起沙量均呈单峰分布，敦煌（民勤）的热力学效率5(6)月达到年中最大，而两地的尘卷风起沙量同时在6月达到年中最大。计算的尘卷风起沙量与卫星观测到的气溶胶指数(Aura-AI)具有高度一致性。尘卷风对大气年均沙尘气溶胶的贡献至少在54.4％（敦煌）和54.1％（民勤）以上。
　　3)WRF模式模拟敦煌地区每日的CBLmax和尘卷风起沙量
　　将计算CBLmax的干绝热曲线法和尘卷风的热力学公式耦合在WRF模式中，使模式计算CBLmax的误差由50.5％降低到18％，敦煌地区尘卷风的起沙量西高东低，沙漠地带的起沙高于戈壁和山地地区。模拟与实际计算的各月平均误差为6.7％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究进展

1．2．1 对流边界层高度的计算

1．2．2 对流边界层高度的模拟研究

1．2．3 尘卷风的起沙量研究

1．3 选题意义及研究内容

第二章 观测站点、模式介绍与资料处理

2．1 观测站点介绍

2．2 WRF模式及模拟方案介绍

2．3 数据来源及处理

2．3．1 数据来源

2．3．2 日最大对流边界层高度的计算

2．3．3 气溶胶指数的介绍

2．3．4 估算尘卷风的起沙量

第三章 日最大对流边界层高度及影响因子

3．1 日最大对流边界层高度

3．2 日最大对流边界层高度的影响因子

3．2．1 CBLmax与14：00温度的关系

3．2．2 CBLmax与地面风速的关系

3．2．3 CBLmax与日均云量的关系

3．3 本章小结

第四章 尘卷风年均起沙量及对大气沙尘气溶胶的贡献

4．1 尘卷风的起沙量和气溶胶指数AI日变化

4．2 尘卷风起沙量和热力学效率的月平均变化

4．3 敦煌和民勤沙尘暴的起沙量计算

4．4 敦煌和民勤尘卷风起沙量对总起沙量的贡献

4．5 本章小结

第五章 模式模拟敦煌地区日最大对流边界层和尘卷风起沙量

5．1 对流边界层高度的模拟结果分析

5．2 提高对流边界层高度的模拟结果精度方法

5．3 模拟敦煌地区尘卷风的起沙量

5．5 本章小结

6．1 结论

6．2 本文特色及创新

6．3 不足及展望

参考文献

作者简历

致谢