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本文采用美国大气研究中心(NCAR)的公用气候模式(CCM3)与一个粉尘释放和沉降模式(DEAD)相嵌套的模式CCM3-DEAD以及NCAR的中尺度模式WRF(Weather Research and Forcasting Advanced version)分别对太阳常数改变所引起的太阳辐射变化对东亚大气粉尘含量的可能影响以及气溶胶的云物理效应进行了数值试验研究。针对这两个方面我们分别设计了两组和三组数值试验来分析粉尘气溶胶对太阳辐射变化的响应以及气溶胶的云物理效应。所得主要结论如下:
1.利用CCM-DEAD模拟研究表明,当太阳常数减小1%后,东亚内陆干旱区大部分地区上空的大气粉尘浓度、粉尘释放通量、粉尘沉降通量均有所增加。在中国北方及中蒙边境一带,大气粉尘浓度增加比较明显,最高增加量可达到70mg·m-2,其周边地区浓度变化在10~60 mg·m-2之间。同时,4种粒径(0.1~1.0、1.0~2.5、2.5~5.0、5.0~10.0μm)的粉尘释放通量和沉降通量普遍增加,其中1.0~2.5μm粒级上的粉尘释放通量增加最为显著,占总增加量的32%,而5.0~10.0μm粒级上的粉尘沉降通量增加占总沉降通量增加量的58.5%,即太阳辐射减小促进了细颗粒的释放和粗颗粒的沉降。初步的分析发现,上述东亚内陆干旱区大气粉尘含量的增加可能与太阳辐射减少所引起的对流层低层大气相对湿度减小及起沙的临界摩擦速度降低有关。
2.利用WRF对北京地区在海洋型、陆地型和污染陆地型等三种不同气溶胶浓度情景下云和降水变化的数值试验结果表明,气溶胶浓度的增加推迟对流云的发展,从而推迟对流系统初期的降水,同时总降水也随着气溶浓度的增加而减少。但我们也发现,对流降水系统的结构对于气溶胶浓度变化并不敏感,三种情形下的降水结构和属性都基本相似。云中云水、云冰、云雪、雨水、霰和雹等六种组分的质量浓度和数浓度随着气溶胶浓度的增加出现不同的变化,云水、云冰、云雪呈增加趋势,雨水、霰和雹则呈减少趋势。同时通过对云贡献量的分析发现,在600mb之上,海洋型的云贡献量最大,其次为陆地型,最后为污染型。