检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张健中国气象科学研究院

学位级别：硕士

沙尘暴是一种影响全球的灾害性天气现象,也是东亚春季的一种灾害性天气现象。为了确保沙尘暴预报的精度,准确的下垫面信息是非常重要的。影响起沙的下垫面信息中的一个关键因子就是干旱半干旱地区的地表结皮,尤其是生物结皮,但现在的起... 详细信息

沙尘暴是一种影响全球的灾害性天气现象,也是东亚春季的一种灾害性天气现象。为了确保沙尘暴预报的精度,准确的下垫面信息是非常重要的。影响起沙的下垫面信息中的一个关键因子就是干旱半干旱地区的地表结皮,尤其是生物结皮,但现在的起沙机制中普遍都没有考虑该因素的影响。其根本原因之一是因为目前还没有可用于起沙模式的覆盖沙尘源区的生物结皮分布情况,另外一个原因是结皮对起沙的影响还缺少定量的研究。所以为了研究结皮对起沙的影响,本文利用2000-2019年20年的MODIS卫星地表反射率数据,对中亚和东亚沙尘暴源区生物结皮分布情况进行反演,并从结皮覆盖率与地表粗糙度和沙通量的关系研究了生物结皮对沙尘源区起沙能力的影响。本文的研究结果表明,生物结皮在中亚和东亚沙尘源区分布广泛。研究发现,中亚沙漠生物结皮覆盖率可达约19.8%,戈壁沙漠的结皮覆盖率可达23.1%,中国沙漠的结皮覆盖率可达17.3–32.8%。而从时间变化特征来看,生物结皮在00沙尘盛行年到10沙尘盛行年间的变化可分为两种趋势,且以蓝藻结皮表征。一种是以中亚沙漠为典型,就是沙漠化程度高的区域蓝藻结皮减少,沙漠化程度低的蓝藻结皮增加,表现了环境的恶化趋势。另一种是以浑善达克,科尔沁沙地为典型,就是沙漠化程度略低的区域蓝藻结皮减少,沙漠化程度略高的区域蓝藻结皮增加,表现了环境的改善趋势。分析不同沙漠在00沙尘盛行年到10沙尘盛行年间的变化原因,发现中亚沙漠生物结皮的减少与中亚荒漠化加重具有一致性。而在戈壁沙漠由于气候变化与人类活动的共同影响,生物结皮受到了破坏。与戈壁沙漠相反,在中国由于退耕还林与退牧还草政策的实施,生物结皮覆盖率明显改善,尤其是准格尔盆地和毛乌素沙漠,起沙已经很少。总而言之,生物结皮覆盖情况受自然变化和人类土地利用方式影响,但是随时间变化较缓。在获得生物结皮覆盖率的基础上,本研究定量研究了生物结皮对于起沙的影响。研究发现,生物结皮使东亚沙尘暴源区粗糙度提高了约0.14-0.62 mm,从00沙尘盛行年到10沙尘盛行年,国外沙漠粗糙度增量在减少,而国内粗糙度增量在增加,显示了国内生物结皮抑制能力的增加。且地表粗糙度与地衣结皮覆盖率呈正相关关系,相关系数可达0.78。生物结皮对水平沙通量的抑制倍数为约2.2到26.6,垂直沙通量的抑制倍数约为1.7到2.9,结皮起沙抑制效果明显,且抑制效果随时间变化不很明显。所有这些研究结果显示,在沙尘暴数值预报模式的起沙机制中应考虑生物结皮的影响,以获得更为准确的起沙精度。

关键词：生物结皮反演起沙机制亚洲沙尘源区卫星反演

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尺度适应性起沙机制在CMA-CUACE/Dust中的应用

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应用气象学报 2024年第4期35卷 400-413页

作者：周春红饶晓琴盛黎张健陆建燕林建胡江凯张碧辉徐冉中国气象科学研究院北京100081 国家气象中心北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

沙尘暴是影响我国重要的灾害性天气之一,针对中国气象局亚洲沙尘暴数值预报系统CMA-CUACE/Dust(China Meteorological Administration Unified Atmospheric Environment for Dust)的沙尘质量浓度在中亚高估、蒙古北部低估、在我国消散... 详细信息

沙尘暴是影响我国重要的灾害性天气之一,针对中国气象局亚洲沙尘暴数值预报系统CMA-CUACE/Dust(China Meteorological Administration Unified Atmospheric Environment for Dust)的沙尘质量浓度在中亚高估、蒙古北部低估、在我国消散过快以及极端沙尘暴预报峰值偏低等问题,应用与模式格距匹配的尺度适应性起沙机制并更新风蚀资料库对模式进行改进。对2021年3月13—17日东亚最强沙尘暴个例和2023年3—5月与业务运行环境一致的连续预报试验表明,改进后的模式(CMA-CUACE/Dust V1.5)有效改善了上述不足,极端沙尘暴过程传输至我国后的沙尘质量浓度峰值与观测接近。连续预报试验TS(threat score)评分显示:CMA-CUACE/Dust V1.5预报一致性和连续性较好,1~5 d不同时效预报TS评分明显高于改进前和韩国模式ADAM(the Asian Dust Aerosol Model),漏报率明显降低,对2023年5次沙尘过程的4次预报TS评分高于0.3,部分过程超过0.5。

关键词：沙尘暴数值预报 CMA-CUACE/Dust V1.5 尺度适应性起沙机制风蚀资料库

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中国北方地区沙尘天气演变特征及起沙机制研究

中国北方地区沙尘天气演变特征及起沙机制研究

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作者：刘俊蓉甘肃农业大学

学位级别：硕士

沙尘暴是一种灾害性天气现象,有着巨大的破坏力。每年由于沙尘暴所带来的经济损失是巨大和难以估量的,沙尘暴作为一种气象灾害和生态环境问题早已引起世界各国科学家和有关部门的关注。随着沙尘天气研究的不断深化,目前的科学研究已逐... 详细信息

沙尘暴是一种灾害性天气现象,有着巨大的破坏力。每年由于沙尘暴所带来的经济损失是巨大和难以估量的,沙尘暴作为一种气象灾害和生态环境问题早已引起世界各国科学家和有关部门的关注。随着沙尘天气研究的不断深化,目前的科学研究已逐步明确了沙尘天气的时空分布特征、沙尘源地和传输路径、沙尘天气日变化特征以及沙尘起沙机制,基于上述研究,沙尘天气预报、预警和防治措施等方面也取得很大的进展。进行中国北方沙尘天气演变特征和起沙因素的对比研究,不仅可以帮助我们更深一步了解我国沙尘天气的历史演变情况、变化发展趋势、不同地区的沙尘起沙机制,还可以为政策决策部门制定合理有效的沙尘暴减缓和防治措施提供重要的科学依据。该研究通过对2000014年全国以及新疆、甘肃、内蒙、宁夏、辽宁5个省份的沙尘天气发生发展趋势进行综合阐述,以及对2014年1至5月份新疆、甘肃、内蒙、宁夏、辽宁5个省份沙尘天气情况的综合分析,明确我国沙尘天气历史演变特征,以及不同沙尘源区沙尘天气的现状;此外,还分析了2014年1至5月份期间,乌鲁木齐、哈密、敦煌、民勤、呼和浩特、阿拉善右旗典型沙尘暴天气过程中风速与悬浮颗粒物(TSP)浓度之间的关系,探讨不同沙源区起沙特征及起沙风速。研究结果表明:(1)2000014期间,我国沙尘天气演变状态复杂,总体呈下降趋势。其中,2000-2010期间,我国沙尘天气频繁,沙尘暴爆发次数频率普遍较高,2010年后,我国沙尘天气发生频率骤降,表明我国沙尘暴防治措施初见成效;(2)2014年1月份中国北方沙尘监测站监测数据统计分析表明,2014年沙尘天气发生最频繁的地区为南疆的和田、喀什和阿克苏;甘肃的敦煌和民勤;4月份为我国多地区沙尘天气的高发期,其次为3月份和5月份;(3)在沙尘天气过程中,风速与TSP浓度的相关性与沙尘天气过程发生在沙尘源区、沙尘影响区及沙尘加强源区密切相关。发生在沙尘源区的沙尘天气过程中,无论在起沙阶段和风沙消失阶段,风速与TSP浓度具有很好的相关性,尤其是在起沙阶段,两者具有很高的相关性;发生在沙尘加强源区的沙尘天气过程中,无论在起沙阶段和风沙消失阶段,风速与TSP浓度总体相关性较好;发生于沙尘影响区的沙尘天气过程中,风速与TSP浓度总体相关性一般。(4)沙尘天气过程中,风速不是决定TSP浓度的唯一因素,风速高不一定TSP浓度值也高,TSP浓度值还受下垫面条件、温度、湿度、气压、扩散条件等多重因素的影响。(5)不同地区沙尘天气起沙过程中,风速和TSP浓度的相关关系因当地下垫面条件、风速、温度、湿度、气象等气象条件的不同而表现出不同的拟合关系。中国北方地区沙尘天气过程中风速和TSP浓度通过拟合关系为:y=0.42 e0。44 x。

关键词：沙尘天气 TSP浓度风速起沙条件气象要素起沙机制

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湍流相干结构在中蒙中区一次沙尘暴起沙中的作用

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地球物理学报 2020年第11期63卷 3967-3980页

作者：赵建华隆霄张峰杨永龙刘世祥梁芸甘肃省(中国气象局)干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局兰州干旱气象研究所兰州730020 兰州大学大气科学学院兰州730000 庆阳市气象局甘肃庆阳745000 武威市气象局武威荒漠生态与农业气象站甘肃武威733000 兰州中心气象台兰州730020 西北区域气候中心兰州730020

起沙机制是沙尘暴天气研究中一个重要问题.本文基于中蒙中区一次沙尘暴天气过程,通过提取沙尘源地涡动相关数据中的湍流相干结构(Coherent structure,简称为CS),研究了CS在起沙中的作用.结果发现:(1)起沙期间存在CS,其典型特征表现为上... 详细信息

起沙机制是沙尘暴天气研究中一个重要问题.本文基于中蒙中区一次沙尘暴天气过程,通过提取沙尘源地涡动相关数据中的湍流相干结构(Coherent structure,简称为CS),研究了CS在起沙中的作用.结果发现:(1)起沙期间存在CS,其典型特征表现为上扬—下扫循环,即暖空气的辐合上升与冷空气的辐散下沉相伴;(2)起沙期间,CS具有频次高、持续时间短、间歇性适中、连发频繁、速度切变大、水平尺度远大于垂直尺度和尺度变化比较大的特点;(3)CS是重要的起沙机制,它可起动粒径在0.1~156μm之间的各种沙粒,起动最多的是粒径低于8μm的粉粒与粘粒,但CS不是唯一的起沙机制;(4)CS的上扬与下扫两过程均可引起起沙,区别在于前者通过暖空气的上升将沙粒向上空输送,后者则是将上空高速冷空气拖带下来引起地表沙粒的起动;(5)CS起沙分为单起式和连发配合式两种形式.单起式是单发CS产生的起沙形式,连发配合式是连发的CS产生的跃移—上扬的配合起沙形式.其中,连发配合式为主要形式;(6)下扫过程对起沙的贡献是上扬过程的1.8~15倍,上扬过程可将下扫过程中起动沙粒的1/3左右向上输送到空中;(7)一般情况下,CS对起沙具有稳定的贡献,其贡献率为51%,当临界起沙风速大于13 m·s-1时,其贡献急剧降低.

关键词：起沙机制湍流相干结构起沙贡献

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“3·15”北方强沙尘暴天气成因分析

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干旱气象 2021年第4期39卷 541-553页

作者：段伯隆刘新伟郭润霞宋强狄潇泓段明铿兰州中心气象台甘肃兰州730020 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044

利用常规气象观测资料、风云4A卫星资料、植被覆盖资料及NCEP FNL再分析资料等,分析2021年3月14—18日席卷我国北方的大范围强沙尘暴天气的形成机制、传输特征以及影响因素等。结果表明:(1)前期干旱少雨、气温偏高及对应的北方大部植被... 详细信息

利用常规气象观测资料、风云4A卫星资料、植被覆盖资料及NCEP FNL再分析资料等,分析2021年3月14—18日席卷我国北方的大范围强沙尘暴天气的形成机制、传输特征以及影响因素等。结果表明:(1)前期干旱少雨、气温偏高及对应的北方大部植被覆盖度偏低,为强沙尘天气的发生提供了很好的沙源条件。(2)此次沙尘天气是在蒙古气旋强烈发展及其后部冷高压共同作用下发生的。(3)沙尘过程分两个阶段:第一阶段由地面冷锋后部的大风过境造成,集中发生在华北、东北等地;第二阶段受前期没有消散的高空沙尘南压扩散及沙尘回流造成,集中发生在西北地区。(4)对水平螺旋度、混合层高度以及垂直速度等物理量的分析表明,我国大部分地区的起沙条件不足,沙尘天气主要受上游沙尘输送影响。我国东部沙尘主要由蒙古国南部区域起沙贡献;而西北地区沙尘主要由蒙古国及其自身产生的沙尘贡献。

关键词：强沙尘暴起沙条件起沙机制稳定度

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一次沙尘暴过程中的地面感热通量分析

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陕西气象 2019年第1期 22-24页

作者：袁国波李玫洁包头市气象局内蒙古包头014030

利用2016年3月3—5日的气象观测数据分析了一次沙尘暴过程中地面感热通量的变化特征。结果表明:在此次沙尘暴过程中,地面感热通量的日变化曲线呈现一波型。在通常情况下,白天地面感热通量是正值,夜间地面感热通量是负值。在出现沙尘暴... 详细信息

利用2016年3月3—5日的气象观测数据分析了一次沙尘暴过程中地面感热通量的变化特征。结果表明:在此次沙尘暴过程中,地面感热通量的日变化曲线呈现一波型。在通常情况下,白天地面感热通量是正值,夜间地面感热通量是负值。在出现沙尘暴的时段内,地面感热通量会发生很大变化。发生在夜间的沙尘暴阻碍地面辐射,减弱地面热量的损失,致使地面感热通量大于零;发生在白天的沙尘暴阻碍太阳辐射,显著消弱地面感热通量。

关键词：沙尘暴过程感热通量起沙机制反馈作用

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CESM地球系统模式中沙尘起沙过程的改进及其应用

CESM地球系统模式中沙尘起沙过程的改进及其应用

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作者：吴成来中国科学院研究生院

学位级别：博士

作为大气气溶胶的重要组成部分，沙尘气溶胶不但直接影响着人类的生存环境，而且与气候系统间存在着复杂的相互作用，因此沙尘起沙、输送及其气候环境效应已成为现阶段地球系统研究的重要科学内容。本论文以沙尘起沙过程及其参数化方案... 详细信息

作为大气气溶胶的重要组成部分，沙尘气溶胶不但直接影响着人类的生存环境，而且与气候系统间存在着复杂的相互作用，因此沙尘起沙、输送及其气候环境效应已成为现阶段地球系统研究的重要科学内容。本论文以沙尘起沙过程及其参数化方案为切入点，分析比较了国际现有的不同起沙机制及其参数化方案，实现了不同起沙方案在WRF-Chem模式中的耦合，并通过多组数值模拟试验，评估了不同起沙方案对沙尘收支及沙尘天气过程模拟的影响;基于上述不同方案的比较评估结果，在NCAR地球系统模式(CESM)中引入具有较好物理基础、且模拟性能较优的Shao04起沙参数化方案，并对东亚地区典型强沙尘暴个例进行了数值模拟，考察耦合了新起沙方案的地球系统模式对强沙尘暴天气过程模拟的改进;随后基于多年数值模拟试验结果，系统评估了耦合了不同起沙方案的CESM对全球沙尘循环的模拟能力及其差异，并初步考察了CESM中不同起沙方案对沙尘直接辐射强迫模拟的影响。本论文取得的主要研究成果可归纳如下:\n (1)在比较国际上现有的沙尘起沙机制及其参数化方案的基础上，实现了五种沙尘起沙参数化方案在中尺度气象-化学模式WRF-Chem中的耦合，建成了包含有六种起沙方案（包括模式原有的GOCART起沙方案）的中尺度气象-化学耦合模式系统(WRF-Chem-New)。利用该模式系统对2002年3月14～25日东亚地区沙尘暴过程进行了数值模拟试验，结果表明，不同起沙方案的数值试验均能比较合理地模拟出中国北方和蒙古地区的沙尘源地，以及观测沙尘天气的主要空间分布特征;但区域沙尘收支的模拟则存在很大的不确定性，不同起沙方案模拟的沙尘起沙量、沉降量以及地面沙尘浓度均存在显著的差异，最大差异可达一个量级。\n (2)鉴于Shao04起沙方案具有更好的物理基础，分别利用耦合了Shao04以及GOCART起沙方案的WRF-Chem模式对2002年3月19～22日发生在我国的强沙尘暴过程进行了数值模拟。与观测比较的结果表明，采用Shao04方案能合理地模拟出本次沙尘过程的主要起沙区域及起沙强度的时空演变，也基本抓住了源地附近及下游地区观测站点沙尘浓度的时间变化特征，与采用GOCART方案的模拟结果相比性能更优。这与Shao04方案对沙尘起沙物理机制的认识和表述更为合理紧密相关，此外还由于Shao04方案采用了更为准确的地表GIS信息，包括其中给出的潜在沙尘源地更接近真实。\n (3)在NCAR地球系统模式(CESM)中引入了Shao04起沙参数化方案，然后分别利用耦合了Shao04起沙方案以及模式原有的Zender03起沙方案的CESM地球系统模式对2010年3月19～22日发生在东亚地区的一次典型沙尘暴天气过程进行了模拟试验，并将模拟结果与多种观测资料进行了比较。分析结果表明，采用Shao04方案模式能较合理地模拟出沙尘的起沙区域及起沙强度的时间变化，模式模拟的沙尘天气演变过程、以及源地附近及下游地区测站沙尘浓度的量值及其时间变化特征与观测较为接近;从模式模拟的沙尘浓度的空间分布及时间变化来看，Shao04方案下的模拟结果均明显优于模式原有的Zender03方案下的模拟结果。进一步分析表明，采用Shao04方案模拟性能改善的原因主要有:一是Shao04方案较充分考虑了土壤湿度和植被覆盖对临界摩擦速度的影响，临界摩擦速度的量值更为合理，因而也能相对较好地刻画起沙的发生及持续过程;二是Shao04方案主要是基于轰击体积的起沙物理机制并根据不同土壤类型特征计算起沙通量，比Zender03方案考虑有效轰击率与粘土呈指数关系的经验方法更合理;三是Shao04方案采用的潜在沙尘源地分布比Zender03方案中的风蚀度指数更为合理。\n (4)分别利用耦合了Shao04起沙方案以及Zender03起沙方案的CESM地球系统模式进行了多年数值模拟试验，系统评估了模式对全球沙尘循环的模拟能力及不同起沙方案对模拟结果的影响。分析结果表明，采用两种方案均能较好地模拟出全球主要的沙尘分布带以及起沙源地，但不同区域对全球沙尘收支的相对贡献则有所不同;此外Shao04方案模拟的全球起沙量为3367.1Tgyr-1，比Zender03方案模拟的3242.4Tgyr-1要多124.7Tgyr-1，从沙尘的粒径分布来看，Shao04方案模拟的0.1～1μm沙尘粒子占总起沙量的比例为4.6％，而Zender03方案下0.1～1μm沙尘粒子所占比例为3.2％，相比略小。与全球地面气象台站观测、卫星观测以及站点观测资料的详细比较结果表明，虽然采用Shao04和Zender03方案模拟的地面沙尘浓度、沙尘沉降和AOD均与站点观测值整体比较接近，但总体说来，采用Shao04方案的模拟结果要略优于采用Zender03方案的结果。因而耦合了

关键词：地球系统模式沙尘暴不确定性大气气溶胶起沙机制数值模拟

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近10a西北地区沙尘气溶胶研究综述

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干旱气象 2011年第2期29卷 144-150页

作者：康富贵李耀辉兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020

沙尘气溶胶对气候的影响效应是目前全球气候变化研究的热点之一。在简单综述近10 a我国西北地区科研人员在沙尘源区的研究、起沙机制、沙尘气溶胶的光、化学特性和辐射气候效应等方面科研成果的基础上,对今后沙尘气溶胶研究中所面临的... 详细信息

沙尘气溶胶对气候的影响效应是目前全球气候变化研究的热点之一。在简单综述近10 a我国西北地区科研人员在沙尘源区的研究、起沙机制、沙尘气溶胶的光、化学特性和辐射气候效应等方面科研成果的基础上,对今后沙尘气溶胶研究中所面临的一些科学问题进行了展望。

关键词：沙尘气溶胶起沙机制光、化学特性辐射气候效应

来源：评论

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东亚强沙尘暴长距离输送的数值模拟个例研究

东亚强沙尘暴长距离输送的数值模拟个例研究

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中国气象学会2006年年会

作者：谭季青戚丹青孙长陆耀辉浙江大学理学院气象信息与灾害预测研究所杭州市310027

东亚沙尘暴不同于世界上其它地区沙尘暴至少有三点:1)东亚沙源纬度高.2)东亚沙尘暴的起沙和输送主要受中纬度天气系统控制.3)东亚沙漠及其周边地区的海拔高度较高.早在十年前本文第一作者就基于这三点提出过一个关于起沙机制的模型.但... 详细信息

东亚沙尘暴不同于世界上其它地区沙尘暴至少有三点:1)东亚沙源纬度高.2)东亚沙尘暴的起沙和输送主要受中纬度天气系统控制.3)东亚沙漠及其周边地区的海拔高度较高.早在十年前本文第一作者就基于这三点提出过一个关于起沙机制的模型.但在利用该起沙机制的模型在沙尘暴个例的模拟中，发现最突出的两个基本问题是:负值(MV)问题和源地不确定性(SU)问题.这两个问题，过去专家们的做法是人为加入一些数学上合理的假定来缓解此问题.但这两者都使模拟结果在很大程度上影响沙尘暴的预报效果，所以一直是长距离输送模式里悬而未决的问题.MV问题在第一作者主持研制的，用于WMO/IAEA环境紧急响应行动的有害物长距离模式LMTTP-2的模拟结果中亦存在，并利用日本气象厅气象研究所(MRI)的有害物全球痕迹输送模式(GTTM)对美国2603个化工厂二氧化硫的长距离输送的研究中，使用了基于非连续性而设计的点对点对应(PTPR)平流方案后，得到了较为满意的模拟结果，个例分析研究表明:有望使东亚沙尘暴长距离输送数值模拟研究在这两个问题上得到基本解决.

关键词：沙尘暴数值模拟起沙机制天气系统

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一个改进的沙尘天气数值预测系统及其模拟试验

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气候与环境研究 2005年第3期10卷 669-683页

作者：雷航林朝晖孙建华中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心

在中尺度气象模式最新版本MM5V3.7的基础上,通过与一个起沙模式的耦合,建立了一个新的中国科学院大气物理研究所(IAP/CAS)沙尘天气数值预测系统(IAPS 2.0)。该系统与IAP原有的沙尘天气数值预测系统(IAPS 1.0)最主要的差异在于气象模式... 详细信息

在中尺度气象模式最新版本MM5V3.7的基础上,通过与一个起沙模式的耦合,建立了一个新的中国科学院大气物理研究所(IAP/CAS)沙尘天气数值预测系统(IAPS 2.0)。该系统与IAP原有的沙尘天气数值预测系统(IAPS 1.0)最主要的差异在于气象模式中陆面过程模式的改进。利用改进前后两个版本的预测系统对2002年4月发生在我国北方地区的两次较强沙尘(暴)过程进行了数值模拟,并与观测实况进行了比较,结果表明改进的系统对沙尘天气的预测能力比改进前的版本有显著的改进,这主要是由于新的陆面模式改善了地表土壤湿度的模拟,进而改进了决定起沙与否的关键因子临界摩擦速度的模拟,从而提高了预测系统对起沙范围和强度的模拟效果。总的说来,采用了更为先进的Noah陆面模式的IAP沙尘(暴)天气数值预测系统对中国北方春季沙尘(暴)天气过程具有更好的模拟能力。

关键词：沙尘暴起沙机制陆面模式数值预测

来源：评论

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