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全球气候模式中气溶胶光学特性模拟和资料同化

导读: 近年来,随着东亚地区社会经济的不断发展和人为源气溶胶排放的迅速增加,大气气溶胶(如PM2.5)引起的气候,环境和健康问题,已受到社会各界普遍关注。

  近年来,随着东亚地区社会经济的不断发展和人为源气溶胶排放的迅速增加,大气气溶胶(如PM2.5)引起的气候,环境和健康问题,已受到社会各界普遍关注。气溶胶光学特性(如:光学厚度,Angstrom指数,单次散射反照率等)是反映气溶胶浓度和化学组成的重要物理参数,被广泛地用于气溶胶模式验证和改进。

  中国科学院大气物理研究所石广玉院士和戴铁博士通过与日本东京大学大气海洋研究所TeruyukiNakajima教授、日本国立环境研究所DaisukeGoto博士,英国牛津大学NickSchutgens博士合作。利用全球正二十面体网格结构的高分辨率非静力平衡大气模式在线耦合含多种气溶胶成分的气溶胶模块,模拟获得了气溶胶光学厚度,Angstrom指数,单次散射反照率等光学特性的全球分布特征,模拟的光学厚度和?ngstr?m指数与地面实际观测结果的相关系数分别高达0.753和0.735。基于MODIS卫星观测资料,分析云对气溶胶模式结果验证的影响表明,人为气溶胶浓度较大的东亚地区受云的影响最大,这可能与云水不仅影响硫酸盐气溶胶的湿清除过程同时还影响其前体物SO2向硫酸盐的转化有关。

  为了提高模式对东亚地区沙尘暴和大气污染过程的准确模拟,进一步发展了基于局地集合转化卡尔曼滤波(LocalEnsembleTransformKalmanfilter,LETKF)方法的气溶胶资料同化系统。每六小时一次同化MODIS卫星观测的气溶胶光学厚度资料,结果表明对于独立验证的东亚地区12个AERONET地面观测站点,同化试验均有效提高了模式对典型沙尘和大气污染过程的模拟能力。

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