非结构网格空气质量模式对东亚强沙尘暴的初步模拟研究

作     者：郑捷 王自发 朱江 李杰 FANG F PAIN C C ZHENG Jie;WANG Zifa;ZHU Jiang;LI Jie;FANG F;PAIN C C

作者机构：中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029 Applied Modelling and Computation Group Department of Earth Science and Engineering Imperial College London 

出 版 物：《气候与环境研究》 (Climatic and Environmental Research)

年 卷 期：2016年第21卷第6期

页      面：663-677页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项XDB05030200 国家自然科学基金项目41305111~~ 

主　　题：非结构网格 空气质量模式 Fluidity-Dust模式 NAQPMS模式 东亚强沙尘暴 

摘      要：基于中国科学院大气物理研究所自主研发的嵌套网格空气质量数值预报模式（NAQPMS）和英国帝国理工学院应用计算与建模小组（AMCG）研制的有限元流体模式（Fluidity）,构建了非结构网格沙尘传输模式（Fluidity-Dust）,并模拟再现了2010年3月19-22日东亚强沙尘暴整个暴发、演变的三维立体动态过程,从整体上对这次沙尘事件有了全新的直观认识和了解。通过利用FY-2D卫星沙尘反演资料及MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）卫星反演的气溶胶光学厚度（AOD）资料,可对模拟结果进行整体上对比验证;同时,利用中国9个城市站点的PM10（空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,即可吸入颗粒物）地面观测资料以及日本多个站点的激光雷达资料,逐一对比分析了不同地区PM10的时空分布以及沙尘传输经过时的垂直分布情况;并与NAQPMS模式的沙尘模拟结果进行了模式间的对比分析。对比结果均表明：该模式具有较好的模拟能力,能很好地模拟再现整个沙尘暴过程,为今后进一步运用自适应变网格技术以实现对沙尘暴的高精度追踪模拟奠定了基础。不同模式比较是量化模拟不确定性的重要方法。以往沙尘输送模式比较研究表明：起沙量模拟的不确定性是沙尘暴数值模拟的最大不确定来源。本文通过两个具有相同起沙方案的模式对同一沙尘事件的模拟,发现不同的平流方案以及不同的沉降计算也会对沙尘过程模拟产生重要影响。