【摘 要】
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东亚沙尘气溶胶可以通过直接、半直接和间接效应在全球和区域气候中发挥重要作用。研究东亚气溶胶长期变化趋势及其影响因子对于了解东亚沙尘演变规律及其机理、预测东亚沙尘变化趋势具有重要意义。本文首先从分析沙尘事件和表征沙尘长期演变特征两个方面展开,利用地面及卫星观测数据对MERRA-2数据在研究东亚沙尘工作中的适用性进行了全面评估。接着,基于MERRA-2和观测数据分析了2000-2019年多尘季节(3-
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东亚沙尘气溶胶可以通过直接、半直接和间接效应在全球和区域气候中发挥重要作用。研究东亚气溶胶长期变化趋势及其影响因子对于了解东亚沙尘演变规律及其机理、预测东亚沙尘变化趋势具有重要意义。本文首先从分析沙尘事件和表征沙尘长期演变特征两个方面展开,利用地面及卫星观测数据对MERRA-2数据在研究东亚沙尘工作中的适用性进行了全面评估。接着,基于MERRA-2和观测数据分析了2000-2019年多尘季节(3-7月)东亚沙尘气溶胶的年际演变趋势,并通过建立区域性多元线性回归模型,结合相关和偏相关分析,识别了影响东亚沙尘气溶胶年际变化的主导驱动因子。通过分析2017年5月2日至7日东亚地区发生的一次典型沙尘事件,评估MERRA-2数据在分析东亚沙尘过程中的适用性发现:MERRA-2再分析数据能够准确抓住东亚沙尘演变特征,从演变特征、影响因子、沙尘收支多个角度全面分析沙尘事件,重现沙尘过程。MERRA-2数据对沙尘事件中沙尘气溶胶时空分布演变的描述与AERONET、国家城市空气质量实时发布平台和Hamawari-8数据一致,表明该数据能够准确描述沙尘时空分布演变特征。塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠是此次沙尘事件的主要沙尘源,但后者的贡献更大,排放最高值达到1.9×106g/m3。大气环流和沙尘浓度分析表明,受到大气垂直运动的影响,沙尘可被抬升至500h Pa以上的高空,500h Pa和850h Pa存在低压槽,槽前后大风带动沙尘向东、东北以及向南传输,5月2日至7日,沙尘逐渐影响中国西北、华北、东北,甚至海洋和日本。评估MERRA-2数据对于沙尘长期演变的模拟能力发现:2000-2019年的MERRA-2沙尘柱质量浓度数据与根据地基观测计算得到的沙尘指数,在东亚大部分地区(特别是中国北方沙尘源区)均展现出较高的空间一致性(R>0.8),能够用于表征东亚沙尘气溶胶的年际变化。对2000-2019年东亚沙尘气溶胶的年际演变趋势及其主导因子的分析表明,东亚地区沙尘气溶胶浓度在2000年以后大幅减少,在3-7月变化尤其显著。这些显著的减少通常与植被覆盖、体积土壤湿度和降水量的增加,以及风速显著减小高度相关。且风速几乎主导了所有东亚沙尘源区及其下游地区沙尘的年际变化,而降水通过影响湿沉降主导了远离沙尘源区的其他区域。
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