中国地区沙尘气溶胶输送过程数值模拟.pdfVIP

第 24 卷 　第 1 期 气 　象 　科 　学 Vol . 24 ,No . 1 　2004 年 3 月 　　　　　SCIEN T IA M E TEOROL O GICA SIN ICA 　　　 　　Mar . ,2004 　 中国地区沙尘气溶胶输送过程的数值模拟① 周荣卫 　刘红年 　蒋维楣 (南京大学大气科学系 ,南京 2 10093) 摘 　要 　本文建立了一个包含沙尘起沙 、输送 、干沉积和湿沉积过程的气溶胶 输送扩散模式 ,并和中尺度气候模式 R IEM S 相连接研究了 1998 年 1 月 、4 月 、7 月 和 1997 年 10 月的沙尘起沙 、输送 、干沉积和湿沉积的过程 。计算 1998 年 1 月 、4 月 、7 月和 1997 年 10 月气溶胶浓度及其分布 ,并和这四个月份的平均起沙分布以 及北京 、郑州和南京的实例沙尘分布作了比较 ,结果表明我国起沙多发生在春季 , 同时春季也是我国沙尘强度最大的季节 。沙尘在我国西北的沙地和沙漠地区起沙 后 , 向我国的东南方向输送 ,在输送过程中沙尘浓度逐渐降低 。 关键词 　沙尘气溶胶 　起沙机制 　大气输送 　干湿沉积 分类号 　P42 1 　　文献标识码 　A 　 引　言 沙尘气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分 。在沙尘暴多发期间 ,大量的沙尘气溶胶通过 大气的输送到达下游地区 ,对这些地区的环境和生态系统以及气候都有着很大的影响 。我国 北方的大部分地区因为气候干燥 ,全年少雨 , 以及植被较少 ,再加上长期的风蚀作用 ,使这些地 区出现了我国北方地区四个主要沙尘暴源区[ 1 ] 。 现在沙尘暴已成为我国以及全世界环境问题之一 。随着对沙尘问题的重视以及沙尘气溶 胶观测资料的积累 , 自从 80 年代以来已经有很多学者对沙尘气溶胶的输送问题做了大量的研 究工作 。其中 ,Westp hal 等[2 ] ( 1987) 利用撒哈拉沙漠的观测资料建立了二维沙尘气溶胶模 式 ,并对沙尘的长距离输送做了研究 。Kit amart hi 等[3 ] ( 1993) 利用轨迹模式对沙尘输送进行 研究 。王自发等[4 ] ( 1997) 考虑了沙尘的干沉积 、湿清除的参数化 ,沙尘的分谱机理及微物理 过程 ,还耦合了沙尘粒子表面非均相化学过程 ,建立了一个适合我国北方地区沙尘输送模拟与 预报的模型 。此外还有很多学者利用起沙时的观测资料得到了起沙的临界风速[5 ] [6 ] [7 ] 以及 起沙量和摩擦速度之间的关系[4 ] [ 8 ] [9 ] ,还有学者对对沙尘暴的天气过程进行分析[ 10 ] [ 13 ] 。 本文利用国内先进的中尺度气候模式 R IEM S 同步耦合一个包含起沙 、输送 、干湿沉降过 程的气溶胶模型 ,研究了我国沙尘的输送的时空规律 。 　　收稿 日期 ;修改稿 日期 ( ) 　　基金项 目: 国家科技部 973 项 目 G1999043403 和国家自然科学基金项 目402050 16 ( ) ( ) 第一作者简介 :周荣卫 1979 ,男 汉 ,江苏东台 ,南京大学大气科学系硕士研究生 ,主要研究环境和空气污染模拟 1 期 　　　　　　　周荣卫等 : 中国地区沙尘气溶胶输送过程的数值模拟 17 1 　模式系统 11 　沙尘输送方程及求解 影响沙尘浓度时空分布的因子主要有起沙源强、平流输送 、湍流输送 、干沉降、湿清除等 。 本文中的区域气候模拟是中国科学院大气物理研究所东亚中心在 MM5v2 基础上发展起 ( ) 来的新版本 R IEM S1. 0 模式 Regional Integrated Environment al Model