Tác động của các hạt bụi tương tác bức xạ trong mô hình khí hậu NASA GEOS‐5: Độ nhạy đối với hình dạng và chỉ số khúc xạ của hạt bụi
Tóm tắt
Những ảnh hưởng bức xạ của các hạt bụi từ sa mạc Sahara được nghiên cứu trong mô hình tuần hoàn khí quyển tổng quát NASA GEOS‐5. Mô hình vi sinh hạt bụi phân đoạn (CARMA) được thực hiện online trong GEOS‐5. CARMA quản lý vòng đời của hạt bụi và các dấu hiệu của nó được kết hợp bức xạ với GEOS‐5. Một loạt các mô phỏng theo kiểu AMIP được thực hiện, trong đó các thuộc tính quang học của bụi đầu vào (hình dạng hạt và chỉ số khúc xạ) được thay đổi. Phân bố bụi mô phỏng cho bụi Sahara mùa hè so với các quan sát cho thấy sự tương đồng tốt, với kết quả tốt nhất khi giả định các thuộc tính quang học của bụi hấp thụ mạnh nhất. Sự hấp thụ bụi dẫn đến tăng cường tuần hoàn tế bào Hadley mùa hè, gia tăng nâng cao bụi lên độ cao lớn hơn, và tăng cường gió đông châu Phi, dẫn đến gia tăng tuổi thọ của bụi trong khí quyển và vận chuyển xa hơn về phía bắc và phía tây. Chúng tôi phát hiện ra rằng có một phản hồi tích cực của lực bức xạ bụi đối với việc phát thải, trái ngược với các nghiên cứu trước đây, mà chúng tôi cho là do việc chúng tôi tạo ra lực bức xạ sóng dài tương đối mạnh do việc mô phỏng kích thước hạt hiệu quả lớn hơn. Lực bức xạ sóng dài này làm giảm độ lớn của sự làm mát bề mặt ròng vào buổi trưa so với các nghiên cứu khác, và dẫn đến sự nóng lên vào ban đêm, kết quả là gia tăng tốc độ gió vào ban đêm và phát thải bụi. Các tác động bức xạ của hình dạng hạt bụi chỉ có ảnh hưởng nhỏ đến vận chuyển và phát thải, với ảnh hưởng nhỏ (~5%) đến lực bức xạ sóng ngắn tại đỉnh khí quyển, phù hợp với các nghiên cứu trước đó, nhưng có tác động rõ rệt hơn đối với việc gia nhiệt khí quyển sóng ngắn và áp lực bề mặt (~20% tăng lực bức xạ trong khí quyển đối với hình cầu). Các tác động của hình dạng đối với các yếu tố gia nhiệt sóng dài khoảng ~10%.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Chou M. andM. J.Suarez(1994) An efficient thermal infrared radiation parameterization for use in general circulation models Technical Report Series on Global Modeling and Data Assimilation 3 1–98.
Chou M. andM. J.Suarez(1999) A solar radiation parameterization for atmospheric studies Technical Report Series on Global Modeling and Data Assimilation 15 1–51.
Chou M. M. J.Suarez X.‐Z.Liang andM. M. H.Yan(2001) A thermal infrared radiation parameterization for atmospheric studies Technical Report Series on Global Modeling and Data Assimilation 19 1–68.
Gerber H. E.(1985) Relative‐humidity parameterization of the Navy Aerosol Model (NAM) NRL Report 8956 1–16.
IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 996
Prospero J. M., 1996, Particle Flux in the Ocean, 19
Prospero J. M., 1989, Chemical Oceanography, 187
Pruppacher H. R., 1997, Microphysics of Clouds and Precipitation
Rienecker M. et al. (2008) The GEOS‐5 data assimilation system—Documentation of version 5.0.1 5.1.0 and 5.2.0 NASA Technical Report Series on Global Modeling and Data Assimilation 27 1–118.
Shettle E. P. andR. W.Fenn(1979) Models for the aerosols of the lower atmosphere and effects of humidity variation on their optical properties Air Force Geophysics Laboratory Tech. Rep. AFGL‐TR‐79‐0214 pp.94 Hanscom AFB Massachusetts USA.