气溶胶活化过程及其对气溶胶间接辐射效应影响的观测研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhgzju1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
云雾作为气溶胶活化过程的产物,不仅影响短期天气过程,亦在区域乃至全球的气候平衡中扮演重要角色。深入认识和理解气溶胶活化过程,可以帮助我们从微观角度探究云雾本质,减小对气溶胶间接辐射效应(AIEs)模拟结果的不确定性。本论文基于多地区气溶胶和云雾的外场实验结果,结合理论推导和模型模拟等研究手段,探究气溶胶的活化特征及其对AIEs的影响。(1)订正云凝结核(CCN)测量结果并评估对AIEs的影响。CCN测量结果中存在未活化颗粒的干扰,造成活化参数化的误差,进而增加对AIEs模拟的不确定性。从k-K(?)hler理论推导出活化滴临界活化直径和临界过饱和度的反比例关系,以此来准确区分未活化颗粒与活化滴,从而订正CCN测量结果。基于在南京、深圳、庐山和湛江地区开展的6场CCN观测实验结果,发现在过饱和度(SS)为0.1%时,CCN测量结果中未活化颗粒数浓度占比为40%至55%。未活化颗粒的存在导致活化参数化在低SS时显著高估云滴数浓度,进而高估云的反照率和生命周期,造成对AIEs的高估。理论评估结果为,在SS=0.1%时,对云光学厚度高估约10%,对云雨自动转换阈值函数低估约34%。此外,提出新的活化参数化方程以修正在双对数坐标下幂函数拟合线为直线的缺陷,从而更好地表达订正后的CCN数浓度(NCCN)与SS关系。相比于经典的幂函数方程,新参数化方程在低SS时能显著减少未活化颗粒造成的NCCN高估,进而减少对AIEs的高估。(2)总结大陆性气溶胶的活化特征,评估不同活化方案的预测效果。中欧大陆乡村背景站(Melpitz)2012年至2016年的气溶胶长期观测结果表明,当SS由0.1%增至0.7%时,平均NCCN由517 cm-3增至2477 cm-3,平均活化率(AR)由0.11增至0.52,平均吸湿性(k)由0.28减至0.20,平均干气溶胶临界活化直径由177 nm减至54 nm。气溶胶活化特征随季节变化显著,尤其是在低SS条件下。随着气溶胶粒子直径(D)增加,爱根核模态(D<100 nm)粒子的k增加,积聚模态(D≥100 nm)粒子的k维持稳定,气溶胶外混合度减小。气溶胶的k和外混合度随D的变化均可由幂函数很好地拟合。基于观测结果,评估5种CCN活化参数化方案的预测效果。相比于经典的NCCN-SS或AR-SS幂函数拟合公式,使用实测的气溶胶粒径谱分布结合参数化的k(包括大陆地区推荐的特征值0.3,由气溶胶化学组分计算得到的kchem,k-D幂函数拟合公式)可取得更佳的NCCN预测效果。但是,假定k=0.3或kchem会造成NCCN显著高估,尤其是在夏季低SS条件下,NCCN高估的中位数可达到30%。使用k-D幂函数拟合公式来预测NCCN的效果最佳,在不同季节和不同SS条件下,NCCN预测偏差的中位数在10%之内。因此推荐使用k-D幂函数拟合公式来预测Melpitz地区的NCCN。此外,该拟合结果也适用于其他具有相似气溶胶性质的乡村和大陆地区。(3)定量评估活化滴数浓度对滴谱的影响及其对气溶胶间接辐射效应的影响。在评估离散度效应时,需要约束液态含水量(LWC)取值范围,否则会造成极大的不确定性和偏差。南京冬季辐射雾中离散度效应对Twomey效应的影响存在两面性。除LWC<0.005 g m-3时,在所有雾滴数浓度(Nf)范围内,离散度效应均增强Twomey效应。当LWC>0.005 g m-3且在特定的LWC约束范围内,存在临界Nf,在低Nf范围(<临界Nf),离散度效应减弱Twomey效应,离散度补偿(DO)均值为-24%;在高Nf范围(>临界Nf),离散度效应增强Twomey效应,DO均值为47%。临界Nf随着LWC增加而增大。观测现象与绝热气块模型在低垂直速度条件下的模拟结果一致。此外,当假定滴谱满足Gamma分布,使用比值因子和离散度的推导式评估离散度效应,会造成离散度效应的低估。(4)基于活化理论间接估算SS,探究SS对雾微物理和光学厚度的影响。基于k-K(?)hler理论,反推气溶胶活化过程,使用气溶胶和雾的观测结果间接计算雾中SS。在西双版纳热带雨林地区雾凉季,辐射雾中有着较高的SS分布。13场雾个例的平均SS变化范围为0.041~0.092%,均值为0.073%。在环境SS相对较小的阶段,发现雾滴谱发生凝结拓宽现象;在SS增加的阶段,持续性活化与碰并过程造成雾滴谱中小雾滴数目占比的增加,导致SS与雾滴体积平均直径负相关。另外,随SS增加,LWC增加,雾滴有效直径减小,导致每层雾的光学厚度增加,雾对辐射的衰减增强。
其他文献
目的:饲鸽者肺的发病机制、肺组织病理学特点等尚未完全明确,本研究通过分析饲鸽者肺患者的临床特点以提高对该病的认识,同时探讨不同病理时期动物模型的造模方法,并通过动物模型进行肺纤维化机制研究,为阻断过敏性肺炎炎症损伤和肺纤维化进展提供新靶点。方法:本研究主要从四个方面进行:(1)总结分析饲鸽者肺患者临床及实验室检查特点;(2)分析纤维化期患者外周血Breg细胞比例、α-SMA、TGF-β1及Notc
学位
研究目的:新疆是包虫病的流行和高发地区,严重威胁畜牧业生产和人民群众的身体健康。目前,外科手术和药物治疗均难以有效满足包虫病的临床治疗需要。放射治疗技术的发展,为包虫病的临床治疗提供了可行方案。本研究旨在从动物实验和临床研究两个方面探讨放射治疗在包虫病治疗方面的疗效和安全性,其目的如下:1)探讨放射线治疗绵羊肺包虫病的可行性和安全性。2)探讨放射线治疗后,绵羊肺包虫病灶组织内TGF-β1、MMP-
学位
目的:临床上化疗联合免疫治疗已经成为弥漫大B细胞淋巴瘤(diffuse large B-cell lymphoma,DLBCL)的标准治疗方案。在免疫化疗过程中,T细胞免疫特征及免疫检查点的作用机制尚不完全明确。本研究旨在探讨DLBCL相关CD8+T细胞中程序性细胞死亡蛋白1(Programmed cell death protein 1,PD-1)和淋巴细胞激活基因3(Lymphocyte ac
学位
随着城市机动化进程的加快,城市交通拥堵问题日渐突出,在城市路段早晚高峰期间车辆变道是造成交通拥堵的一个关键问题。车辆随意变道或强制变道会恶化交通环境,造成目标车道后车产生减速或停车现象,严重时引发交通事故等风险。本文以快速路(西安市南二环快速路)高密度交通流(0.80≤V/C≤0.90)条件为研究背景,以车辆变道为研究内容,探讨了车辆变道过程及变道对目标车道后车造成的影响。首先,提取变道数据,采用
学位
目的:通过纳入胸痛中心非ST段抬高型心肌梗死(Non-ST segment elevation myocardial infarction NSTEMI)及不稳定性心绞痛(Unstable angina pectoris,UA)患者的临床临床数据建立数据库,对NSTEMI患者的初步诊断进行准确性评价,分别选用Logistic回归方案与机器学习算法构建NSTEMI诊断模型,通过模型性能的综合评价筛选
学位
目的:通过构建脓毒症致多脏器功能障碍综合征(Multiple organ dysfunction syndrome,MODS)模型犬,研究此模型犬发生心力衰竭发生时生命体征的变化趋势以及相关检测指标(同型半胱氨酸、心肌酶、心肌酶同工酶、尿素氮、肌酐)的变化趋势,监测生命体征的变化和评价实验室指标的变化。疾病在发生和发展过程中如果能够做到早期识别、及时干预,那么对于这些疾病而言都是具有非常重要的意义
学位
第一部分冠状动脉慢性完全闭塞病变不同治疗方式疗效评价的贝叶斯网状Meta分析研究目的:冠状动脉介入治疗(PCI)、冠状动脉旁路移植术(CABG)和最佳药物治疗(OMT)是目前治疗冠状动脉慢性完全闭塞(CTO)病变的主要手段,关于上述三种治疗方式,两两之间进行疗效比较的研究较多,但结果尚无定论。研究方法:计算机检索Pub Med、EMBASE、The Cochrane Library、CNKI、VI
学位
联合国大会是当代全球治理体系中最具代议制特征的国际机构,是联合国会员国阐述各自立场、协商共议全球性事务的场所,同时还是联合国的审议和决策机构。作为世界上唯一一个真正具有普遍代表性的全球性组织以及多边谈判平台,联大汇聚了世界目光。联大讨论的议题能够引起国际社会广泛关注,而且议题进入联大以后就有可能在后续审议的基础上最终成为联大国际决策。联大的议程设置是当代全球治理进程中建立规范、标准以及确立政策路径
学位
党的十九大报告在提到干部队伍建设时,要求建设高素质专业化干部队伍。基层干部是干部队伍的核心力量。教育培训可以有效提高干部的自身素质与职业素养,能够在很大程度上提升党的领导力,在我国政治、经济建设过程中发挥着至关重要的作用。本文以韶山市基层干部教育培训为研究对象,采用理论分析、实地调研和问卷调查等方法,客观分析了韶山在基层干部教育培训工作中的主要做法和存在问题。基层干部教育培训研究,从理论上讲,能够
学位
高技术武器要求同时具备高效的毁伤释能效率和低感度的特点,才能更好地适应恶劣的战场环境。高性能不敏感复合炸药可以融合复合成分的双重特性,既能保证能量输出,又能降低炸药感度。因此,开展高能不敏感复合微球的结构调控及性能研究,是提高炸药能量、保障炸药安全性的重要技术手段。3,3’-二氨基-4,4’-氧化偶氮呋咱(DAAF)是一种环境友好型和安全性能优异的新型不敏感炸药。论文分别通过掺杂1,3,5-三硝基
学位