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基于regcmg的中国粉尘气溶胶空间分布模拟 砂砂岩溶胶是该层气溶胶的主要成分，占气浮层气溶胶总数的1.3%，主要来自干旱半干旱地区。由于其对气候系统的重要影响，越来越多的科学家对此进行了研究。近年来，国内外科学家对砂砂岩及其气候影响进行了广泛的研究。 我国是沙尘气溶胶重要的源地,西北部的干旱、半干旱地区的沙漠、戈壁、流沙地区,如塔克拉玛干沙漠、戈壁沙漠和黄土高原,都是春季中国北方的沙尘源区.中国每年排放的沙尘量大约为8×108Tg,约占全球沙尘总量的一半.沙尘暴是我国西北部地区春季频繁发生的灾害性天气,且呈现出发生时间早、持续时间长、强度大、灾害严重的特点.因此对中国沙尘气溶胶的研究具有很重要的意义.王宏等计算了春季东亚-北太平洋地区沙尘气溶胶的直接辐射强迫,地面瞬间辐射强迫范围为-35~-5W/m2.吴涧等研究了中国的沙尘气溶胶对短波辐射的影响,表明:沙尘气溶胶使得短波净辐射通量减少.Huang研究中国部分地区沙尘气溶胶的半直接效应,发现沙尘气溶胶使得云中的液水含量和冰水含量减少.总的来看,目前对中国整个区域沙尘气溶胶的间接气候效应的研究还很少. 本研究通过建立耦合的区域气候—化学模式系统,模拟中国区域沙尘气溶胶的时空分布,估算其第一间接辐射强迫以及对气候系统的可能影响. 1 模式和方法 1.1 采用互联网技术的新对比,建立了新的即气体国统,即采用受新能力的岩石结构气动力网络结构,采用采用ccm3的辐射方案 本研究采用区域气候化学模式系统(Reg CCMS),该系统包括对流层大气化学模式(TACM)和区域气候模式(Reg CM3).TACM考虑了影响大气污染物分布的排放、输送、沉降、转化等复杂的大气物理和化学过程.Reg CM3在原有Reg CM2基础上发展起来的,采用考虑次网格尺度云变化的大尺度云和降水参数化方案、新的海表通量参数化方案,增加Betts-Miller积云对流参数化方案.模式采用了CCM3的辐射方案,较之CCM2版本增加了对部分温室气体、气溶胶和云冰影响的考虑. 1.2 气溶胶起沙能力的确定 沙尘起动是一个非常复杂的过程,影响起沙的主要因子为地表特征和天气条件.地表特征主要考虑土地利用、植被覆盖、土壤类型与土壤湿度等;天气条件主要是考虑地表的摩擦速度.临界摩擦速度是关于地面粗糙度,粒子大小以及土壤湿度的函数.罗淦在Gillette和White的基础上选取了摩擦速度作为主要判据,综合考虑了地表植被覆盖状况、土壤类型、冰雪覆盖、近地面湿度以及天气系统对于起沙过程的影响,建立了新的起沙机制.本研究采用该起沙机制. 将沙尘气溶胶分为飘尘(r2.5μm)、浮尘(2.5μmr10μm)和降尘(r10μm)3个模态,根据Zender等提供的经验系数,起沙通量分别占总体起沙通量的16%、70%和14%.起沙通量可由式(1)求得: 式中:F为起沙通量,kg/(m2·s);A1为起沙标准系数,取1.28×104;A2为实验得到的常数,取为2.9×10-11;E为起沙权重系数;ui*,j为摩擦速度,u0*,i,j为临界摩擦速度,临界摩擦速度的选取参照表1;RH是相对湿度;RH0是临界相对湿度,临界相对湿度选为0.4. 起沙权重系数E由地表植被覆盖、土壤类型及冰雪覆盖等因子共同决定: 式中:Avege是植被系数,模式中使用的USGS提供的24种土地利用类型和LDAS提供的UMD月平均植被参数中的绿叶指数G计算式(3): Asoil是土壤参数,Zobler为NASA提供了全球27种土壤类型.模式认为除了石质土不能起沙,其他各种类型的土壤都具备一定的起沙能力.Asnow是地表冰雪覆盖系数,模式模拟的为3,4,5月,不考虑冰雪覆盖,因此系数取为1. 1.3 气溶胶的溶解 为了研究沙尘气溶胶作为云凝结核(CCN)的气候效应,在区域气候模式中引入了参数化方案.首先,建立沙尘气溶胶数浓度Na和云滴数浓度Nc之间的关系,其次是建立云滴有效半径re和Nc之间的关系,根据Hansen等的研究工作: 式中:Na为可溶性气溶胶的数浓度,μg/m3;Nj为第i种气溶胶的数浓度;Si为第i种气溶胶的溶解分数,沙尘气溶胶的溶解性很低,但没有特定的实验结果,Abdul-Razzak等在MIRAGE模式中假设其溶解分数为13%,Takemura等在SPRINTARS模式中假设为14%,Storelvmo等在模式CAM-Oslo中假设为1.3%.由于中国过程以沙为,尘的含量较少,因此本文假设沙尘的溶解性为1.0%.与Storelvmo比较接近.在此,仅考虑飘尘和浮尘中可溶性沙尘气溶胶对云滴数浓度的影响.由Nc和云凝结水含量L就可以得到云滴有效半径re式(7): 式中:ρw为水的密度;k为云滴平均体积半径和有效半径之比的三次方在陆面取值0.67,洋面取值0.8.云