青藏高原沙尘的外源贡献

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00104

摘要/Abstract

摘要：

青藏高原沙尘的来源是高原环境与气候领域的重要问题。以往研究发现，高原沙尘来自局地释放和外源沙漠输送，但外源沙漠对于高原的沙尘季节贡献还存在定量分析和源区感热分析的不足。采用WRF-Chem模式（Weather Research and Forecasting coupled with Chemistry）对青藏高原以及周边地区的沙尘季节分布与传输进行研究。结果表明：高原外部沙尘源区的沙尘柱浓度与感热呈现一致的季节变化趋势。东亚沙源（古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、戈壁沙漠）与南亚沙源（塔尔沙漠）释放的沙尘占青藏高原沙尘气溶胶总量的80%以上。塔克拉玛干沙漠对于青藏高原沙尘的贡献最大，在4个季节中均可达到40%以上。塔尔沙漠在春夏季对高原沙尘的贡献较为显著（25%左右）。

关键词: 青藏高原, 沙尘传输, WRF-Chem, 外源贡献

Abstract:

The source of dust over the Tibetan Plateau is an important issue in the field of the plateau environment and climate. Previous studies have found that dust over the plateau comes from local release and transport by external deserts， but there are still deficiencies in quantitative analysis and sensible heat analysis of external deserts and seasonal contribution of dust over the plateau. In this paper， WRF-Chem （Weather Research and Forecasting coupled with Chemistry） is employed to study the seasonal distribution and transport of dust over the Tibetan Plateau and surrounding areas. The results show that the dust column loading seasonal variation trend is consistent with sensible heat in the dust source areas. Dust released by East Asian deserts （Gurbantunggut Desert， Taklimakan Desert， Gobi Desert） and South Asian desert （Thar Desert） accounts for more than 80% of total dust aerosol over the Tibetan Plateau. Dust released by The Taklimakan Desert contributes the most to the dust over the Tibetan Plateau in each season， at 40%. The contribution of Thar desert to plateau dust in spring and summer is relatively significant （about 25%）.

Key words: Tibetan Plateau, dust transport, WRF-Chem, external contribution

中图分类号:

P421

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图/表 11

表1 WRF-Chem主要物理化学参数化方案的设置

Table 1 WRF-Chem configuration options for physical and chemical parameterizations

物理化学过程	设置
微物理方案	Morrison two-moment scheme
长波辐射方案	RRTMG
短波辐射方案	RRTMG
陆面方案	Noah land-surface model
积云参数化方案	Grell 3D
沙尘排放方案	GOCART
气溶胶方案	MOSAIC-4Bin

表2 WRF-Chem模拟试验设置

Table 2 WRF-Chem experimental design

试验设置	试验描述
标准试验	打开模拟区域内所有沙尘源
敏感性实验1	关闭塔克拉玛干沙漠沙源
敏感性实验2	关闭塔尔沙漠沙源
敏感性实验3	关闭戈壁沙漠沙源
敏感性实验4	关闭古尔班通古特沙漠沙源
敏感性实验5	关闭中亚沙漠沙源

图1 模拟区域内的风蚀度分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2023）2761号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Spatial distributions of wind erosion in the simulated area

图2 2018年MISR 550 nm AOD（第一行）与WRF-Chem模拟550 nm AOD（第二行）的各个季节平均对比注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2023）2761号）制作，底图边界无修改

Fig.2 Seasonal average comparison of MISR 550 nm AOD （first row） and WRF-Chem simulation 550 nm AOD （second row） in 2018

图3 2018年青藏高原以及周边地区沙尘柱浓度（单位：g·m-2）季节平均水平分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2023）2761号）制作，底图边界无修改

Fig.3 Seasonal average distribution of dust column loading （unit： g·m-2） over the Tibetan Plateau and surrounding areas in 2018

图4 2018年青藏高原周边沙漠季节平均的沙尘柱浓度

Fig.4 Seasonal average of dust column loading in the desert surrounding the Tibetan Plateau in 2018

图5 青藏高原东部区域2018年的月平均感热模拟结果与位于青藏高原东部的观测站点（32个站点，观测时间为1960—2016年）多年月平均感热的对比

Fig.5 Comparison of the monthly mean sensible heat simulation results over the eastern Tibetan Plateau in 2018 with the multi-year monthly mean sensible heat from 32 observation stations located in the eastern Tibetan Plateau during 1960-2016

图6 2018年青藏高原以及周边地区感热（单位：W·m-2）的季节平均水平分布注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2023）2761号）制作，底图边界无修改

Fig.6 Seasonal average distribution of sensible heat （unit： W·m-2） over the Tibetan Plateau and surrounding areas in 2018

图7 2018年青藏高原周边沙漠的季节平均沙尘柱浓度（单位：g·m-2）与感热（单位：W·m-2）

Fig.7 Seasonal average dust column loading （unit： g·m-2） and sensible heat （unit： W·m-2） over the desert surrounding the Tibetan Plateau in 2018

图8 青藏高原各季节平均的沙尘柱浓度（单位：mg·m-2）

Fig.8 Seasonal average dust column loading over the Tibetan Plateau （unit： mg·m-2）

图9 青藏高原周边沙漠对青藏高原各季节平均沙尘柱浓度的贡献

Fig.9 The contribution of deserts around the Tibetan Plateau to the seasonal average dust column loading over the Tibetan Plateau

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