内蒙古沙尘天气边界层及气溶胶特征研究

摘要

本论文利用常规气象观测资料、沙尘气溶胶观测资料以及中尺度模式MM5、沙尘天气数值预报模式的数值模拟方法，对内蒙古中西部强和特强沙尘暴的气候学特征、沙尘暴的主要影响系统的发生发展特点及与沙尘暴的关系、典型沙尘暴过程中的地面大风特征和大气层结特征、地形对我国北方沙尘传输的影响、典型沙尘暴过程中沙尘气溶胶的物理特征等进行了观测和模拟研究。主要研究结论如下： (1)内蒙古中西部1957年至2006年强和特强沙尘暴过程多达213次，存在显著的年代际和年际变化，与前相比，1996年至2006年内蒙古中西部局地性强和特强沙尘暴次数明显增多，有四个沙尘暴多发中心，在锡林郭勒盟苏尼特右旗形成一个新中心。 (2)导致内蒙古沙尘暴天气的地面天气系统可分为三种类型：爆发性蒙古气旋型、持续性蒙古气旋型和持续性高压底部型。三种类型沙尘暴期间，地面气象要素都呈现出气压上升、温度下降、大风迅速增强、能见度显著变小，能见度与地面大风同步变化的特征，且都有混合层密切伴随始终。 (3)混合层是内蒙古中西部沙尘暴过程中的重要层结特征，三种类型沙尘暴期间，混合层的高度可达700hpa及以上，主要因干旱环境下旺盛的地面加热导致形成。沙尘暴发生前深厚混合层的形成有利于强干对流产生，沙尘暴持续期间，混合层具有与沙尘暴密切伴随的趋势，另外，在特定地形条件下，混合层能够被平流，并有益于沙尘暴的持续。 (4)蒙古气旋的形成源于地形影响下的斜压不稳定发展。阿尔泰-萨彦岭山地对低层冷空气有阻滞作用，使蒙古气旋经历缓慢发展到剧烈爆发的演变。 (5)地形影响沙尘的传输方向和高度。我国北方地形加强了沙尘向南传输；同时，地形使沙尘传输分为整体推进式和跨越式，源于蒙古国、内蒙古地区的沙尘传输一般为整体推进式，产生于青藏高原的沙尘常形成跨越式传输。 (6)沙尘TSP浓度和气溶胶光学厚度均与沙尘暴强度具有良好对应关系，内蒙古中西部强沙尘暴TSP浓度最大达到52.153mg·m-3，为城市冬季人为污染物浓度值的50倍以上，约为背景大气的500倍；普通强度沙尘天气发生时，大气气溶胶光学厚度是平时的4-5倍。 (7)朱日和地区沙尘暴和扬沙天气下的平均起沙率分别为6.0×10-8kg·m-2·s-1和4.14×10-8kg·m-2·s-1；摩擦速度一般都在<1m/s的范围内。n取1或2时，起沙率与U*n线性相关最好。

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论文说明：图表目录

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第一章 引言

1.1选题背景和研究意义

1.2沙尘暴国内外研究进展

1.3本文主要研究内容

本章参考文献

第二章 内蒙古中西部强和特强沙尘暴的气候学特征

2.1强和特强沙尘暴的气象标准

2.2统计特征

2.3结论

本章参考文献

第三章 沙尘暴过程中的地面大风和层结特征

3.1沙尘暴过程中的地面大风特征

3.2沙尘暴过程中的层结特征

3.3结论

本章参考文献

第四章 蒙古气旋发展及其数值模拟研究

4.1天气过程概述

4.2模式简介

4.3结果分析

4.4结论

本章参考文献

第五章 地面大风和混合层形成的模拟研究

5.1地面大风形成的模拟研究

5.2混合层形成和发展的模拟研究

5.3结论

本章参考文献

第六章 地形影响沙尘传输的模拟研究

6.1天气过程概述

6.2模式和模拟方案简介

6.3对沙尘天气过程的模拟

6.4沙尘暴形成阶段

6.5沙尘暴扩展阶段

6.6结论

本章参考文献

第七章 沙尘气溶胶物理特征和起沙率研究

7.1沙尘气溶胶物理特征研究

7.2干旱草原地区起沙率的初步研究

7.3结论

本章参考文献

第八章 全文总结

8.1主要结论

8.2主要特色和创新点

8.3研究展望

致谢

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