尘卷风热力学效率初探及其对沙尘气溶胶的贡献
沙尘气溶胶,即矿物沙尘,是矿物气溶胶的一种存在形式,是大气气溶胶的主要构成成分,主要来源于干旱、半干旱沙漠地区。沙尘气溶胶严重影响了大气的能见度,恶化空气质量,给人类和动物的健康带来了危害。
然而,沙尘气溶胶是影响气候变化的一个重要因子,其通过“阳伞效应”、“铁肥效应”以及“冰核效应”将地球圈层(生物圈、水圈、大气圈、岩石圈和人类圈)有机的联系在一起,通过直接、间接的辐射效应以及参与云降水过程,成为了全球物质循环和气候变化的关键环节。目前对沙尘气溶胶的研究主要关注于沙尘暴等灾害天气起沙过程,不仅‘仅因为其具有远距离传输的特性。
然而目前最新的研究指出仅沙尘暴过程是无法解释在非沙尘天气过程中沙漠地区上空的大气沙尘气溶胶含量的变化。因此,由太阳辐射引起的尘卷风热对流运动便可能是在非沙尘天气发生时沙漠上空沙尘气溶胶的主要来源之一。
一些研究用太阳辐射的变化来替代尘卷风热对流,采用间接的方法去反映尘卷风对沙尘气溶胶的贡献,并且取得了一些初步的成果。由于尘卷风观测上的困难,本文通过研究尘卷风的热动力学理论—热力学效率,建立其与太阳辐射的关系。
进而计算 ...