📄Работа №123256
Тема: Оценка влияния гигроскопических свойств фоновых и антропогенных аэрозолей на радиационный форсинг
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
физика
Объем:
44 листов
Год:
2017
Просмотров:
57
4355
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение. 3
1. Модель радиационного переноса излучения в атмосфере. 5
2. Алгоритм расчета рассеяния излучения сферическими частицами (теория рассеяния Ми). 10
2.1. Основные закономерности 10
2.2. Оптические характеристики атмосферного аэрозоля. 11
2.3. Программная среда Mie Plot. 13
3. Расчет радиационного аэрозольного форсинга для стандартных аэрозольных моделей. 14
4. Гигроскопический рост аэрозольных частиц. 21
4.1. Общие закономерности гигроскопического роста аэрозольных частиц.
4.2. Гигроскопический рост растворимых солевых частиц. 22
5. Расчет вариаций аэрозольного радиационного форсинга, обусловленных гигроскопическим ростом модельных солевых аэрозолей. 23
6. Оценка влияния гигроскопического роста фонового атмосферного аэрозоля по данным из Центральной Сибири. 32
Заключение. 39
Литература. 41
1. Модель радиационного переноса излучения в атмосфере. 5
2. Алгоритм расчета рассеяния излучения сферическими частицами (теория рассеяния Ми). 10
2.1. Основные закономерности 10
2.2. Оптические характеристики атмосферного аэрозоля. 11
2.3. Программная среда Mie Plot. 13
3. Расчет радиационного аэрозольного форсинга для стандартных аэрозольных моделей. 14
4. Гигроскопический рост аэрозольных частиц. 21
4.1. Общие закономерности гигроскопического роста аэрозольных частиц.
4.2. Гигроскопический рост растворимых солевых частиц. 22
5. Расчет вариаций аэрозольного радиационного форсинга, обусловленных гигроскопическим ростом модельных солевых аэрозолей. 23
6. Оценка влияния гигроскопического роста фонового атмосферного аэрозоля по данным из Центральной Сибири. 32
Заключение. 39
Литература. 41
📖 Введение
Атмосферным аэрозолем называются твердые и жидкие частицы, взвешенные в воздухе. Атмосферные аэрозоли являются одним из важнейших климатообразующих параметров. Они оказывают влияние на такие атмосферные процессы как облако- и осадкообразование, радиационный теплообмен, видимость. Аэрозоли играют существенную роль в изменении климата, влияют на химию и физику атмосферы [1].В глобальном масштабе атмосферные аэрозоли являются главным после облаков, которые также являются аэродисперсными системами, регулятором потоков солнечной радиации в земной атмосфере. Также аэрозольные слои поглощают тепловое излучение атмосферы и подстилающей земной поверхности, оказывая дополнительное влияние на энергетический баланс климатической системы Земли.
Состав атмосферных аэрозолей очень разнообразен и имеет особенности, связанные с местностью, состоянием атмосферы, атмосферным слоем и т.д. Их свойства определяются спектром размеров, химическим составом, структурой и концентрацией частиц. Диапазон размеров атмосферного аэрозоля составляет примерно 5 порядков – 10-3 - 102 мкм[2]. Поэтому исследование влияния атмосферных аэрозолей на климат – достаточно сложная и, на данном этапе, еще нерешенная задача.
Многообразие аэрозолей указывает на различие их микрофизических и оптических свойств. Абсорбируя водяной пар, содержащейся в атмосфере, аэрозоли значительно увеличиваются в размерах. Важной особенностью является изменение оптических свойств аэрозолей посредством изменения влажности. Изза изменения микрофизических и оптических свойств аэрозолей, меняется их воздействие на радиационные потоки, что является причиной возникновения аэрозольного радиационного форсинга на верхней границе атмосферы. Под радиационным форсингом понимается изменение восходящего радиационного потока на верхней границе атмосферы, связанное с возмущением радиационноактивной компоненты (в случае аэрозольного радиационного форсинга радиационноактивной компонентой является аэрозоль) (1).
RF=(〖F_a^↑-F_0^↑)|〗_(верхн. граница), (1)
F_a^↑- восходящий радиационный поток в атмосфере, содержащей аэрозоль, F_0^↑- восходящий радиационный поток в чистой атмосфере.
Задачей данной работы является включение влияния гигроскопического роста аэрозолей в существующие модели радиационного переноса и оценка вклада гигроскопического роста аэрозолей в аэрозольный радиационный форсинг. Для решения поставленной задачи был использован поход, предложенный в [3], предполагающий использование трех различных моделей. Во-первых, в данном подходе предлагается смоделировать гигроскопический рост аэрозольных частиц в окружающей атмосфере, при помощи использования модели гигроскопического роста. Следующим этапом является исследование влияния этого гигроскопического роста на оптические свойства аэрозольных частиц при помощи модели рассеяния Ми. В заключении, предлагается использовать модель радиационного переноса, чтобы оценить влияние эффекта гигроскопичности на прямой радиационный эффект аэрозольных частиц. Эти три модели описаны более подробно в следующих разделах
Состав атмосферных аэрозолей очень разнообразен и имеет особенности, связанные с местностью, состоянием атмосферы, атмосферным слоем и т.д. Их свойства определяются спектром размеров, химическим составом, структурой и концентрацией частиц. Диапазон размеров атмосферного аэрозоля составляет примерно 5 порядков – 10-3 - 102 мкм[2]. Поэтому исследование влияния атмосферных аэрозолей на климат – достаточно сложная и, на данном этапе, еще нерешенная задача.
Многообразие аэрозолей указывает на различие их микрофизических и оптических свойств. Абсорбируя водяной пар, содержащейся в атмосфере, аэрозоли значительно увеличиваются в размерах. Важной особенностью является изменение оптических свойств аэрозолей посредством изменения влажности. Изза изменения микрофизических и оптических свойств аэрозолей, меняется их воздействие на радиационные потоки, что является причиной возникновения аэрозольного радиационного форсинга на верхней границе атмосферы. Под радиационным форсингом понимается изменение восходящего радиационного потока на верхней границе атмосферы, связанное с возмущением радиационноактивной компоненты (в случае аэрозольного радиационного форсинга радиационноактивной компонентой является аэрозоль) (1).
RF=(〖F_a^↑-F_0^↑)|〗_(верхн. граница), (1)
F_a^↑- восходящий радиационный поток в атмосфере, содержащей аэрозоль, F_0^↑- восходящий радиационный поток в чистой атмосфере.
Задачей данной работы является включение влияния гигроскопического роста аэрозолей в существующие модели радиационного переноса и оценка вклада гигроскопического роста аэрозолей в аэрозольный радиационный форсинг. Для решения поставленной задачи был использован поход, предложенный в [3], предполагающий использование трех различных моделей. Во-первых, в данном подходе предлагается смоделировать гигроскопический рост аэрозольных частиц в окружающей атмосфере, при помощи использования модели гигроскопического роста. Следующим этапом является исследование влияния этого гигроскопического роста на оптические свойства аэрозольных частиц при помощи модели рассеяния Ми. В заключении, предлагается использовать модель радиационного переноса, чтобы оценить влияние эффекта гигроскопичности на прямой радиационный эффект аэрозольных частиц. Эти три модели описаны более подробно в следующих разделах
✅ Заключение
В представленном исследовании была разработана методика для оценки влияния гигроскопического роста частиц атмосферного аэрозоля на аэрозольный радиационный форсинг. Предлагаемый подход представляет собой совместное использование трех независимых моделей: модели радиационного переноса излучения в атмосфере, алгоритмов теории рассеяния излучения на сферических частицах (теории Ми) и модели гироскопического роста аэрозольных частиц. Предполагается, что данную методику можно применять, используя различные виды этих моделей. Была проделана следующая работа:
Проведены расчеты аэрозольного радиационного форсинга для шести типов модельного аэрозоля. По полученным значениям можно сделать вывод, что аэрозоль заметно влияет на радиационные потоки. Минимальное значение аэрозольного радиационного форсинга было получена для модели чистого морского аэрозоля и составило 1,6 Вт/м2. Максимальное значение - 6,5 Вт/м2получено для модели пылевого аэрозоля.
Проведены расчеты для аэрозольной смеси, состоящей из 90% модельного загрязненного континентального аэрозоля и 10 % растворимой соли. Данные расчеты были проведены для двух солей - хлорида натрия (NaCl) и сульфата аммония (〖(NH_4)〗_2 SO_4). Получена оценка зависимости аэрозольного радиационного форсинга от относительной влажности внутри аэрозольного слоя для этих смесей.
Получены следующие результаты:
значение аэрозольного радиационного форсинга для аэрозольной смеси, содержащей NaCl, достигает 5,1±1,3 Вт/м2 при приближении относительной влажности воздуха внутри аэрозольного слоя к 96%, и составляет 2,6±0,9 Вт/м2 в случае сухого аэрозоля;
для ((NH_4 )_2 SO_4)- 3,7±1,1 Вт/м2при 96% влажности и 1,4±0,7 Вт/м2 в случае сухого аэрозоля.
Методика была опробована на реальном аэрозоле, пробы которого были взяты в Центральной Сибири на станции ZOTTO на высоте 300 м. При расчетах аэрозольного форсинга учитывалась модель гигроскопического роста растворимого органического аэрозоля WSOM. Получена следующая оценка зависимости аэрозольного радиационного форсинга от относительной влажности внутри аэрозольного слоя: значение аэрозольного радиационного форсинга достигает 6,2±1,8 Вт/м2 при приближении относительной влажности воздуха к 99%, и составляет 4,7±1,3 Вт/м2 в случае сухого аэрозоля.
Полученные результаты показывают, что гигроскопический рост отдельных фракций атмосферного аэрозоля приводит к заметному увеличению аэрозольного радиационного форсинга, что должно учитываться при оценке климатических эффектов атмосферных аэрозолей.
Проведены расчеты аэрозольного радиационного форсинга для шести типов модельного аэрозоля. По полученным значениям можно сделать вывод, что аэрозоль заметно влияет на радиационные потоки. Минимальное значение аэрозольного радиационного форсинга было получена для модели чистого морского аэрозоля и составило 1,6 Вт/м2. Максимальное значение - 6,5 Вт/м2получено для модели пылевого аэрозоля.
Проведены расчеты для аэрозольной смеси, состоящей из 90% модельного загрязненного континентального аэрозоля и 10 % растворимой соли. Данные расчеты были проведены для двух солей - хлорида натрия (NaCl) и сульфата аммония (〖(NH_4)〗_2 SO_4). Получена оценка зависимости аэрозольного радиационного форсинга от относительной влажности внутри аэрозольного слоя для этих смесей.
Получены следующие результаты:
значение аэрозольного радиационного форсинга для аэрозольной смеси, содержащей NaCl, достигает 5,1±1,3 Вт/м2 при приближении относительной влажности воздуха внутри аэрозольного слоя к 96%, и составляет 2,6±0,9 Вт/м2 в случае сухого аэрозоля;
для ((NH_4 )_2 SO_4)- 3,7±1,1 Вт/м2при 96% влажности и 1,4±0,7 Вт/м2 в случае сухого аэрозоля.
Методика была опробована на реальном аэрозоле, пробы которого были взяты в Центральной Сибири на станции ZOTTO на высоте 300 м. При расчетах аэрозольного форсинга учитывалась модель гигроскопического роста растворимого органического аэрозоля WSOM. Получена следующая оценка зависимости аэрозольного радиационного форсинга от относительной влажности внутри аэрозольного слоя: значение аэрозольного радиационного форсинга достигает 6,2±1,8 Вт/м2 при приближении относительной влажности воздуха к 99%, и составляет 4,7±1,3 Вт/м2 в случае сухого аэрозоля.
Полученные результаты показывают, что гигроскопический рост отдельных фракций атмосферного аэрозоля приводит к заметному увеличению аэрозольного радиационного форсинга, что должно учитываться при оценке климатических эффектов атмосферных аэрозолей.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.