起沙方案及Nudging 對(duì)中國(guó)西北沙塵模擬的影響

王金艷，王之屹，蘇士翔，陳 敏，張 鑫，陳金車(chē)，孫彩霞，謝祥珊，李 旭

（1. 蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院 甘肅省氣候資源開(kāi)發(fā)及防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2. 甘肅省氣象信息與技術(shù)裝備保障中心，甘肅 蘭州 730000；3. 甘肅省平?jīng)鍪袣庀缶?，甘肅 平?jīng)?744000）

沙塵暴作為地球上的極端環(huán)境事件，是一種具有突發(fā)性和持續(xù)時(shí)間較短特點(diǎn)的概率小危害大的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象[1]。沙塵可以通過(guò)直接效應(yīng)改變輻射收支[2]，也可以通過(guò)間接效應(yīng)改變?cè)频奶匦訹3]，從而影響著地-氣系統(tǒng)的輻射平衡及降水。此外，沙塵也直接影響著空氣質(zhì)量和人體健康[4]。東亞是全球沙塵的主要排放源之一，我國(guó)北部的戈壁沙漠和西北部的塔克拉瑪干沙漠是亞洲最大的沙塵來(lái)源[5]。因此，對(duì)我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行沙塵模擬具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

WRF-Chem 模 式(Weather Research and Forecasting model coupled to Chemistry)是由美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)、美國(guó)能源部/太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(DOE/PNNL) 和美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種氣象模塊(WRF)和化學(xué)模塊(Chem)在線完全耦合的新一代區(qū)域空氣質(zhì)量模式。該模式在區(qū)域沙塵的模擬方面具有較大優(yōu)勢(shì)[6]。松弛逼近方法(Nudging)是一種通過(guò)在控制方程中附加強(qiáng)迫項(xiàng)，逐漸把模式狀態(tài)向觀測(cè)狀態(tài)逼近的同化方法。由于其計(jì)算成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，因此具有很高的實(shí)用價(jià)值。研究表明，Nudging方法對(duì)氣候以及天氣尺度的數(shù)值模擬效果均有不同程度的改進(jìn)[7?8]。

近年來(lái)，已有不少研究利用WRF-Chem 模式在我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行沙塵模擬且模擬結(jié)果均在不同程度上反映出起沙及沙塵分布[6,9?12]，但是適用于我國(guó)西北地區(qū)沙塵模擬的模式參數(shù)設(shè)置仍存在著不確定性。對(duì)于Nudging 方法，先前大多數(shù)研究多集中于該方法對(duì)模式模擬的各氣象要素的影響[7?8,13]。目前對(duì)于利用WRF-Chem 模式中不同起沙參數(shù)化方案結(jié)合Nudging 方法對(duì)沙塵的模擬結(jié)果與衛(wèi)星及地面觀測(cè)資料的對(duì)比的研究仍然較少，因此利用不同的起沙參數(shù)化方案結(jié)合Nudging 方法對(duì)我國(guó)西北地區(qū)的典型沙塵過(guò)程進(jìn)行模式模擬，進(jìn)而對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，找出更適合我國(guó)西北地區(qū)沙塵天氣模擬的起沙方案及其結(jié)合Nudging 方法后對(duì)模擬結(jié)果的影響，對(duì)我國(guó)西北地區(qū)沙塵天氣的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)和進(jìn)一步利用模式研究沙塵天氣的氣候效應(yīng)具有重要的意義。

利 用WRF-Chem 模 式4.1.3 版 本 耦合GOCARTAFWA(簡(jiǎn)稱AFWA)[14]及Shao04[15]起沙參數(shù)化方案結(jié)合Nudging 方法對(duì)2020 年4 月9～11 日我國(guó)西北地區(qū)的一次典型沙塵天氣過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)合衛(wèi)星及地面觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模式模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并初步分析2 種起沙方案及Nudging方法對(duì)我國(guó)西北地區(qū)沙塵天氣過(guò)程模擬的影響。

1 模式及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 起沙方案簡(jiǎn)介

式中：cf為植被覆蓋率； ρa(bǔ)為空氣密度；g為重力加速度；u?為 摩擦速度；u?t為臨界摩擦速度。

1.2 Nudging 方法簡(jiǎn)介

Nudging 是一種基于動(dòng)力學(xué)的降尺度方法，其核心思想是在數(shù)值模式積分的指定時(shí)刻，在一個(gè)或多個(gè)預(yù)報(bào)方程中增加一個(gè)模擬值與觀測(cè)值之差的松弛項(xiàng)，在觀測(cè)資料的時(shí)間段內(nèi)，使得方程的解逼近觀測(cè)值[18?19]，用所得的模式解作為模擬的初值，從而提高模式的模擬效果。

Nudging 方法分為格點(diǎn)Nudging 和譜Nudging2種。先前已有研究發(fā)現(xiàn)格點(diǎn)Nudging 方法對(duì)地面風(fēng)場(chǎng)、濕度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的改進(jìn)效果優(yōu)于譜Nudging方法[20]，因此本研究采用格點(diǎn)Nudging 方法對(duì)氣象要素進(jìn)行逼近。格點(diǎn)Nudging 方法通過(guò)使用格點(diǎn)對(duì)格點(diǎn)的松弛項(xiàng)逐步逼近分析場(chǎng)，為所嵌套的區(qū)域細(xì)網(wǎng)格提供更高質(zhì)量的側(cè)邊界條件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模式場(chǎng)的優(yōu)化，見(jiàn)式（7）：

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究模擬時(shí)間為世界時(shí)(下同)2020 年4 月8 日00:00～4 月12 日00:00，共積分96 h，積分的前24 h 作為spin-up 時(shí)間不用于后續(xù)的分析。模擬區(qū) 域 為 緯 向13.3°N ～58.4°N ， 經(jīng) 向54.9°E～144.3°E，中心點(diǎn)為(100°E，37°N)，水平分辨率為27 km，時(shí)間積分步長(zhǎng)為60 s，垂直方向劃分為低層加密的48 層，大氣層頂氣壓為100 hPa。氣象驅(qū)動(dòng)場(chǎng)的初始條件和邊界條件來(lái)自美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)FNL 全球再分析資料，分辨率為1°×1°，每6 h 提供1 次。模式使用“冷啟動(dòng)”方法進(jìn)行初始化(即大氣中的沙塵濃度初始化為零)。模式采用的物理化學(xué)方案及其在模式中的設(shè)置，見(jiàn)表1。

表1 模式采用的物理化學(xué)參數(shù)化方案及設(shè)置

在上述設(shè)置一樣的條件下，采用AFWA 起沙方案(AFWA)、Shao04 起沙方案(Shao04)、AFWA起沙方案結(jié)合Nudging 方法(AFWA_N)、Shao04起沙方案結(jié)合Nudging 方法(Shao04_N)共4 組實(shí)驗(yàn) 進(jìn) 行 模 擬，選 取2020 年4 月9 日00:00 至2020 年4 月12 日00:00 每1 h 輸出一次的結(jié)果進(jìn)行分析。其中AFWA_N 和Shao04_N 實(shí)驗(yàn)采用格點(diǎn)Nudging 方法每6 h 將模式中的風(fēng)場(chǎng)u、v分量和溫度場(chǎng)向再分析資料逼近一次，逼近系數(shù)為0.000 3 s?1。

2 觀測(cè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

使用了NCEP 的FNL(6 h，1°×1°) 全球再分析資料；全國(guó)城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)(http://106.37.208.233:20035/)提供的阿克蘇市、和田市、武威市和張掖市PM10逐小時(shí)質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)資料；衛(wèi)星數(shù)據(jù)為搭載于Terra 和Aqua 衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS) 提供的550 nm 處氣溶膠光學(xué)厚度(AOD) 數(shù)據(jù)(MOD04_L2、MYD04_L2)，空間分辨率為10 km×10 km，時(shí)間分辨率為5 min；此外，還有國(guó)家林業(yè)和草原局荒漠化監(jiān)測(cè)中心(http://www.forestry.gov.cn/zsb/index.html)提供的靜止衛(wèi)星遙感沙塵監(jiān)測(cè)圖像，見(jiàn)圖1。

3 模擬結(jié)果分析

3.1 沙塵天氣過(guò)程

2020 年4 月9～11 日，受冷空氣和大風(fēng)影響，新疆南疆盆地、新疆東部、北疆部分地區(qū)以及甘肅河西走廊、內(nèi)蒙古西部等地出現(xiàn)揚(yáng)沙、浮塵天氣過(guò)程，其中新疆南疆盆地及甘肅西部局地發(fā)生沙塵暴，見(jiàn)圖1。圖1b 和c 分別為NCEP/FNL 再分析資料和模式模擬得到的4 月9 日00:00 500 hPa 天氣圖。模擬結(jié)果與再分析資料中的500 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)一致且很好地再現(xiàn)了高空槽向東南移動(dòng)發(fā)展加深的特征。此次沙塵天氣過(guò)程主要起源于蒙古國(guó)西南部和新疆南疆盆地，從500 hPa 天氣圖上來(lái)看，4 月9 日(圖1b) ，蒙古國(guó)西南部出現(xiàn)一高空槽并不斷向東南方向發(fā)展加深，等高線密集，高空風(fēng)速增大，受地面冷鋒影響，該地區(qū)出現(xiàn)沙塵天氣并向西南方向傳輸，同時(shí)哈薩克斯坦東南部有一低壓槽向東發(fā)展且伴隨較強(qiáng)的冷平流，這在之后導(dǎo)致新疆南疆盆地出現(xiàn)沙塵天氣；4 月10 日(圖略)，蒙古國(guó)西南部低壓槽移動(dòng)發(fā)展至甘肅中部地區(qū)，冷鋒過(guò)境帶來(lái)較強(qiáng)東北風(fēng)，上游傳輸使得該地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)沙塵天氣，同時(shí)新疆南疆盆地出現(xiàn)等高線密集帶進(jìn)而造成塔克拉瑪干沙漠出現(xiàn)起沙；4 月11 日(圖略)，甘肅中部地區(qū)低壓槽加深發(fā)展至我國(guó)長(zhǎng)三角一帶并逐漸形成閉合的低壓中心，甘肅地區(qū)風(fēng)速減小，沙塵范圍縮小，新疆南疆盆地由于等高線仍較密集，沙塵影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

圖1 4 月9～11 日沙塵天氣影響范圍(a)及NCEP/FNL 再分析資料和模擬得到的4 月9 日00:00(b、c)500 hPa 高度場(chǎng)(gpm)

3.2 地面沙塵濃度時(shí)空分布特征

4 月10 日07:00 的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)圖像,見(jiàn)圖2。此時(shí)沙塵區(qū)主要分布在新疆西南部和河西走廊一帶，對(duì)比模式模擬結(jié)果(圖2b～e)，可以看出在整體上4 組實(shí)驗(yàn)均模擬出衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的沙塵區(qū)，但在局部存在一定差異。對(duì)比4 組實(shí)驗(yàn)得出的地面沙塵濃度，從空間分布來(lái)看，AFWA與Shao04 實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的沙塵分布在新疆北部略有不同，雖均模擬出衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的沙塵區(qū)，但兩組實(shí)驗(yàn)在新疆北部、新疆南疆盆地和蒙古國(guó)西部產(chǎn)生了虛假的沙塵分布；相比于AFWA 與Shao04，AFWA_N和Shao04_N 模擬出的沙塵分布有所減小且與監(jiān)測(cè)結(jié)果更吻合。從沙塵濃度量值來(lái)看，Shao04 方案模擬出的沙塵峰值明顯高于AFWA 方案，在新疆東部及甘肅西部均出現(xiàn)大范圍沙塵濃度＞10 000 μg/m3的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)峰值達(dá)到18 241 μg/m3，AFWA 方案模擬出的沙塵峰值為4 907μg/m3；開(kāi)啟Nudging 后，兩個(gè)起沙參數(shù)化方案模擬出的沙塵濃度值整體均有所下降，但AFWA_N 在 區(qū) 域 內(nèi) 的 峰 值 上 升 到6 884 μg/m3，Shao04_N 則下降到15 558 μg/m3。

圖2 4 月10 日07:00 衛(wèi)星遙感沙塵監(jiān)測(cè)圖(a)及AFWA(b)、Shao04(c)、AFWA_N(d)和Shao04_N(e)4 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M的地面沙塵濃度

4 月11 日07:00 的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)圖像,見(jiàn)圖3。此時(shí)新疆南疆盆地出現(xiàn)大范圍沙塵區(qū)域，同時(shí)在新疆北部及甘肅西部也有小范圍沙塵出現(xiàn)。對(duì)比該時(shí)刻4 組實(shí)驗(yàn)得出的地面沙塵濃度(圖3b～e)，從空間分布來(lái)看，AFWA 與Shao04 2 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M出更大的沙塵范圍，而AFWA_N 和Shao04_N 模擬出的沙塵分布范圍較小且與監(jiān)測(cè)結(jié)果更吻合。從沙塵濃度量值來(lái)看，Shao04 方案模擬出的沙塵峰值同樣高于AFWA 方案，Shao04 實(shí)驗(yàn)(圖3c)在新疆南疆盆地東側(cè)模擬出濃度＞10 000 μg/m3的區(qū)域與衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有一定的差異，AFWA 實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的沙塵濃度峰值為2 847 μg/m3，Shao04 則為12 654 μg/m3，兩者相差較大；開(kāi)啟Nudging 后，相比于Shao04，Shao04_N 得出的沙塵濃度峰值明顯降低，達(dá)到7 207 μg/m3，AFWA_N 則升至3 349 μg/m3。

圖3 4 月11 日07:00 衛(wèi)星遙感沙塵監(jiān)測(cè)圖(a)及AFWA(b)、Shao04(c)、AFWA_N(d)和Shao04_N(e)4 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M的地面沙塵濃度

綜上所述，AFWA、Shao04、AFWA_N和Shao04_N4組實(shí)驗(yàn)均擁有再現(xiàn)此次沙塵天氣主要的起沙源地和沙塵傳輸過(guò)程的能力(4 月9 日?qǐng)D略)，但相比于不開(kāi)啟Nudging 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，開(kāi)啟Nudging 的2 組實(shí)驗(yàn)即AFWA_N 和Shao04_N 均更好的模擬出沙塵濃度時(shí)空分布特征；在開(kāi)啟Nudging 的情況下，Shao04_N 實(shí)驗(yàn)即結(jié)合了Nudging 方法的Shao04 起沙參數(shù)化方案模擬出與衛(wèi)星監(jiān)測(cè)結(jié)果最為接近的沙塵分布。

3.3 氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)分布特征

以往研究發(fā)現(xiàn)，沙塵事件期間大氣中沙塵占總氣溶膠質(zhì)量和AOD 的90% 以上[30]，因此AOD 總體上可以反映研究過(guò)程中該地區(qū)沙塵的分布和變化特征。2014 和2015 年，NASA 完成了Aqua 和Terra 衛(wèi)星MODIS 產(chǎn)品的更新，以提供最新的C6系列數(shù)據(jù)，提供了一種結(jié)合暗像元法(DT)和深藍(lán)算法(DB)的AOD 產(chǎn)品，該產(chǎn)品是一種更好的用于定量描述AOD 的產(chǎn)品[31],因此文章采用該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于模式無(wú)法直接輸出550 nm 處AOD，為了與MODIS 提供的AOD 進(jìn)行對(duì)比，利用模式輸出的550 nm 氣溶膠消光系數(shù)計(jì)算出550 nm 處AOD。

4 月11 日05:50 MODIS 觀測(cè)到的AOD 分布以及4 組實(shí)驗(yàn)得出的AOD 分布情況，見(jiàn)圖4。MODIS 觀測(cè)到的AOD＞1.8 的區(qū)域主要在新疆南疆盆地和甘肅西部。將與MODIS 觀測(cè)到的AOD與4 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Shao04_N 即結(jié)合了Nudging 方法后的Shao04 起沙方案與MODIS 的結(jié)果最為接近，AFWA 實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的AOD 分布較小，Shao04 實(shí)驗(yàn)在新疆東北部和蒙古國(guó)西部模擬出了更高的AOD；開(kāi)啟Nudging 后，AFWA_N 和Shao04_N2 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的AOD 均有所改進(jìn)，但相比之下AFWA_N 沒(méi)有模擬出甘肅西部的AOD 高值區(qū)且在新疆南疆盆地的AOD 高值區(qū)范圍略小于Shao04_N，而Shao04_N 則模擬出新疆南疆盆地和甘肅西部的AOD 高值區(qū)?？傮w來(lái)講，結(jié)合了Nudging 方法后的Shao04 起沙方案模擬得到的AOD 與MODIS 觀測(cè)反演得到的AOD最吻合。

圖4 4 月11 日05:50 MODIS 衛(wèi)星觀測(cè)反演的AOD(a)及AFWA(b)、Shao04(c)、AFWA_N(d)和Shao04_N(e)4 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M的4 月11 日06:00 的AOD

3.4 站點(diǎn)PM10 濃度時(shí)間變化特征

選取阿克蘇市環(huán)境監(jiān)測(cè)站（后簡(jiǎn)稱阿克蘇站）、和田市環(huán)境監(jiān)測(cè)站（后簡(jiǎn)稱和田站）、張掖市環(huán)境監(jiān)測(cè)站（后簡(jiǎn)稱張掖站）和武威市環(huán)境監(jiān)測(cè)站（后簡(jiǎn)稱武威站）4 個(gè)站點(diǎn)的PM10與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，站點(diǎn)信息，見(jiàn)表2。

表2 PM10 觀測(cè)站點(diǎn)信息

阿克蘇站、和田站、張掖站和武威站4 個(gè)站點(diǎn)處AFWA、Shao04、AFWA_N 和Shao04_N 4 組實(shí)驗(yàn)和站點(diǎn)觀測(cè)的PM10隨時(shí)間的變化特征，見(jiàn)圖5。在阿克蘇站，雖然4 組實(shí)驗(yàn)均低估了PM10濃度，但不開(kāi)啟Nudging 的2 組實(shí)驗(yàn)更接近觀測(cè)的PM10濃度，其中Shao04 方案的結(jié)果最接近觀測(cè)值；開(kāi)啟Nudging 后的2 組實(shí)驗(yàn)則低估了該地區(qū)的沙塵濃度。在和田站，不開(kāi)啟Nudging 的2 組實(shí)驗(yàn)均模擬出4 月9 日20:00 的起沙過(guò)程，但起沙時(shí)間較觀測(cè)值略有提前，其中AFWA 方案低估了觀測(cè)的PM10峰值，Shao04 方案與觀測(cè)值最為接近；開(kāi)啟Nudging 后的2 組實(shí)驗(yàn)則沒(méi)有很好地反映出和田站的PM10變化情況。在張掖站,4 組實(shí)驗(yàn)均反映出該地區(qū)的起沙過(guò)程,但相比于觀測(cè)結(jié)果均有一定的滯后和低估,其中Shao04_N 實(shí)驗(yàn)的模擬結(jié)果與觀測(cè)值最為接近,其他3 組實(shí)驗(yàn)則表現(xiàn)相當(dāng)。在武威站，開(kāi)啟Nudging 的2 組實(shí)驗(yàn)雖對(duì)觀測(cè)的PM10峰值略有低估，但相比于不開(kāi)啟Nudging 的2 組實(shí)驗(yàn)，AFWA_N 和Shao04_N 均更好的描述了該地區(qū)的PM10變化特征，其中Shao04_N 實(shí)驗(yàn)的模擬結(jié)果與觀測(cè)值最接近。

圖5 4 月9～2 日不同站點(diǎn)模式模擬和觀測(cè)的PM10 濃度時(shí)間序列

綜上所述，對(duì)于起沙方案對(duì)模擬結(jié)果的影響來(lái)說(shuō)，無(wú)論是在新疆南疆盆地(阿克蘇站、和田站)還是沙塵影響區(qū)(張掖站、武威站)，Shao04 方案模擬的PM10濃度均更接近觀測(cè)值，這也與之前其他學(xué)者的研究結(jié)果相一致[9]；對(duì)于Nudging 方法對(duì)模擬結(jié)果的影響，在新疆南疆盆地不開(kāi)啟Nudging 的模擬結(jié)果與觀測(cè)值更為接近，在沙塵影響區(qū)開(kāi)啟Nudging 后的模擬結(jié)果表現(xiàn)更優(yōu)。

3.5 風(fēng)場(chǎng)對(duì)模擬結(jié)果的影響

4 月11 日06:00NCEP/FNL 再 分 析 資 料 觀 測(cè)和4 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M所得的10 m 風(fēng)場(chǎng)結(jié)果，見(jiàn)圖6 開(kāi)啟Nudging 后的2 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的風(fēng)場(chǎng)要更接近再分析數(shù)據(jù)的風(fēng)場(chǎng)，說(shuō)明Nudging 方法對(duì)模式風(fēng)場(chǎng)模擬結(jié)果的改進(jìn)效果比較明顯。在甘肅西部、新疆東北部和蒙古國(guó)西部地區(qū)，開(kāi)啟Nudging 后的風(fēng)速均有所降低，風(fēng)速的降低導(dǎo)致起沙方案中計(jì)算垂直沙塵通量所需的摩擦速度減小，從而造成起沙的減少。這也可以解釋與圖6 的時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的圖4 中開(kāi)啟Nudging 后的2 組實(shí)驗(yàn)(圖4d、e)AOD 高值區(qū)范圍的減小。同時(shí)風(fēng)場(chǎng)與真實(shí)情況更為接近使得摩擦速度也更接近真實(shí)值，從而導(dǎo)致模式模擬出的沙塵范圍及濃度大小更接近真實(shí)情況。

圖6 NCEP/FNL 再分析資料(a)與AFWA(b)、Shao04(c)、AFWA_N(d)和Shao04_N(e)4 組實(shí)驗(yàn)?zāi)M的4 月11 日06:00 地面10 m 風(fēng)場(chǎng)(m·s?1)

4 結(jié)果與討論

文章耦合了AFWA 和Shao04 起沙參數(shù)化方案并結(jié)合Nudging 方法，利用WRF-Chem 模式對(duì)2020 年4 月9～11 日我國(guó)西北地區(qū)的一次沙塵天氣過(guò)程進(jìn)行模擬，結(jié)合地面和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模式模擬沙塵的能力進(jìn)行驗(yàn)證，分析了不同起沙方案及其結(jié)合Nudging 方法后對(duì)模式模擬結(jié)果的影響，主要結(jié)論如下。

（1）將模式結(jié)果與衛(wèi)星遙感的沙塵分布及AOD分布進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)AFWA 和Shao04 起沙方案均能模擬出此次過(guò)程的起沙和沙塵時(shí)空分布特征，開(kāi)啟Nudging 后2 種起沙方案對(duì)沙塵分布的模擬效果均有所改進(jìn)。

（2）將模式結(jié)果與站點(diǎn)PM10監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在沙塵源區(qū)(新疆南疆盆地)，Nudging 對(duì)模擬的站點(diǎn)PM10濃度結(jié)果改進(jìn)不明顯；而在沙塵影響區(qū),開(kāi)啟Nudging 后的模擬結(jié)果更接近監(jiān)測(cè)值，改進(jìn)效果比較明顯。

（3）綜合分析沙塵時(shí)空分布及站點(diǎn)PM10濃度，結(jié)合了Nudging 方法的Shao04 起沙方案模擬效果與實(shí)際情況最為接近。

（4）Nudging 方法對(duì)模式模擬風(fēng)場(chǎng)的能力改進(jìn)較為明顯，導(dǎo)致模式輸出的摩擦速度更接近真實(shí)情況，從而提高了模式對(duì)沙塵的模擬能力。

結(jié)果表明，對(duì)于時(shí)間尺度較短的沙塵天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)，Nudging 方法依然可以優(yōu)化模式模擬結(jié)果。在Nudging 方法對(duì)沙塵天氣預(yù)報(bào)的影響方面，本文僅考慮了格點(diǎn)Nudging 方法，在未來(lái)的工作中可以進(jìn)一步討論譜Nudging 方法對(duì)沙塵預(yù)報(bào)的影響以及更適合沙塵天氣預(yù)報(bào)的Nudging 參數(shù)設(shè)置；在模式沙塵分布的驗(yàn)證方面，本文僅考慮了水平方向，在后續(xù)工作中可以利用更多數(shù)據(jù)對(duì)模式在沙塵垂直方向上分布的模擬能力進(jìn)行更為全面的分析。