【摘 要】
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沙尘的直接辐射效应对区域乃至全球气候均具有不可忽视的影响。中国西北地区沙尘频发,每年向大气中排放大量沙尘气溶胶。本文以我国近7年西北地区发生的不同强度沙尘事件为研究对象,首先利用WRF-Chem模式中不同起沙方案结合Nudging对我国西北地区发生的沙尘天气过程进行模拟,找出更适合我国西北地区的模拟方案以提高模拟结果,随后先以一次典型沙尘过程为例通过修改起沙方案参数改变沙尘浓度进行模拟,在此基础上
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沙尘的直接辐射效应对区域乃至全球气候均具有不可忽视的影响。中国西北地区沙尘频发,每年向大气中排放大量沙尘气溶胶。本文以我国近7年西北地区发生的不同强度沙尘事件为研究对象,首先利用WRF-Chem模式中不同起沙方案结合Nudging对我国西北地区发生的沙尘天气过程进行模拟,找出更适合我国西北地区的模拟方案以提高模拟结果,随后先以一次典型沙尘过程为例通过修改起沙方案参数改变沙尘浓度进行模拟,在此基础上选取近6年不同强度沙尘个例进行模拟,探讨沙尘在白天和夜间及不同区域造成直接辐射强迫的异同,在此基础上进而探究沙尘气溶胶在白天和夜间及不同区域对地表能量的影响的差异进而对气象要素的影响,得出的主要结论如下。（1）将AFWA和Shao04两种起沙方案与Nudging相结合后,两种起沙方案对沙尘分布的模拟效果均有所改进,两种起沙方案均能模拟出起沙和沙尘的时空分布特征。综合分析沙尘时空分布及站点PM10浓度,结合了Nudging方法的Shao04起沙方案模拟效果与实际情况最为接近。利用筛选出的方案设计进行模拟,通过卫星遥感及地面观测对模拟结果进行验证,结果表明WRF-Chem模式能够模拟出中国西北地区的沙尘光学特性、PM10以及辐射通量的分布特征。（2）沙尘气溶胶对地表总能量、温度以及相对湿度以及有着不可忽视的影响。白天,沙尘使地表直接辐射、总能量和温度减少,使地表相对湿度增加,6次沙尘过程白天平均对西北地区地表净直接辐射、总能量、温度和地表相对湿度的影响分别为-6.82 W/m-2、-3.86 W/m-2、-0.0491℃和0.106%;夜间,沙尘使地表直接辐射、总能量和温度增加,使地表相对湿度减少,6次沙尘过程夜间平均对西北地区地表净直接辐射、总能量、温度和地表相对湿度的影响分别为2.81W/m-2、3.84 W/m-2、0.0432℃和-0.104%。此外,沙尘对不同区域各要素的影响主要与沙尘浓度分布有关。（3）沙尘在不同区域及高度处的直接辐射效应一致在白天和夜间存在差异,而不同沙尘浓度以及沙尘层高度情况下沙尘的直接辐射效应一致,均为白天大于夜间,最终全天的作用为使地面和大气顶辐射减少,大气中辐射增加。（4）当沙尘浓度高、沙尘层低时,沙尘向下传输更多的热量,使夜间地表总能量的增加大于白天的减少,从而导致夜间沙尘的保温效应大于白天的降温效应,进而影响相对湿度,最终在全天表现为沙尘地面总能量和温度增加,使地面相对湿度减小;与之相反,当沙尘浓度低、沙尘层高时,沙尘向下传输的热量较少,使夜间地表总能量的增加小于白天的减少,导致白天的降温效应大于夜间的保温效应,进而影响相对湿度,最终在全天表现为沙尘地面总能量和温度减小,使地面相对湿度增加。
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