Daha çox

11: Hava Prosesləri və Sistemləri - Yerşünaslıq

11: Hava Prosesləri və Sistemləri - Yerşünaslıq


11: Hava Prosesləri və Sistemləri - Yerşünaslıq

11: Hava Prosesləri və Sistemləri - Yerşünaslıq

Hava müəyyən bir zamanda müəyyən bir yerdə atmosferdə baş verənlərdir. Hava sürətlə dəyişə bilər. Bir yerin havası hava istiliyindən asılıdır hava təzyiqi duman rütubəti bulud örtüyü yağış küləyin sürətinə və istiqamətinə. Bunların hamısı sistemdəki enerji miqdarı və bu enerjinin olduğu yerlə birbaşa əlaqəlidir. Bu enerjinin əsas mənbəyi günəşdir.

İqlim bir bölgənin zaman keçdikcə orta hava göstəricisidir. Müəyyən bir yer üçün iqlim sabitdir və yalnız çox yavaş dəyişir. İqlim Günəşin bucağı, bulud örtüyü ehtimalı və hava təzyiqi daxil olmaqla bir çox amillərlə müəyyən edilir. Bütün bu amillər zamanla həmin yerdə olan enerji miqdarı ilə əlaqədardır.

İsti hava sərin havadan daha çox su buxarını tuta bildiyindən, temperaturun yüksəldilməsi və ya aşağı salınması havanın nisbi rütubətini dəyişə bilər. Havanın su ilə doymuş olduğu temperatura hava & # 8217s şeh nöqtəsi deyilir. Bu termin məna kəsb edir, çünki hava bir gecədə soyuyur və 100% nəmə çatırsa, su çiy kimi havadan yoğuşur.

Bulud olmadıqda, daha az izolyasiya olur. Nəticədə buludsuz günlər olduqca isti, buludsuz gecələr çox soyuq ola bilər. Bu səbəbdən də buludlu günlərdə açıq günlərə nisbətən daha az istilik dərəcəsi olur.

Buludların əmələ gəlməsi üçün müxtəlif şərtlər var. Birincisi, hava çiy nöqtəsinə çatdıqda buludlar əmələ gəlir. Bu iki yolla baş verə bilər: (1) Hava istiliyi dəyişməz qalır, amma nəm artar. Bu isti və nəmli yerlərdə yaygındır. (2) Rütubət eyni qala bilər, ancaq temperatur azalır. Hava 100% nəmə çatacaq qədər soyuduqda su damlaları əmələ gəlir. Hava soyuq bir səthlə təmasda olduqda və ya qalxdıqda soyuyur.

Yüksələn hava yer səviyyəsində və ya yaxınlığında isidildikdə buludlar yaradır və sonra bir dağ və ya dağ silsiləsi üzərində itələdikdə və ya soyuq, sıx bir havanın üstünə basdıqda buludlar yaradır. Bulud olmaq üçün yoğunlaşmadığı təqdirdə su buxarı görünmür. Su buxarı toz, tüstü və ya duz kristalı kimi bir nüvənin ətrafında sıxlaşır. Bu kiçik bir maye damlası meydana gətirir. Milyardlarla bu su damlası birlikdə bulud yaradır.

Yüksək səviyyəli buludlar havanın son dərəcə soyuq olduğu və az su buxarını saxlaya biləcəyi buz kristallarından əmələ gəlir. Cirrus, sirrostratcirrocumulushamısı yüksək bulud adlarıdır. Cirrocumulus buludları səmada tez-tez sıra ilə dalğalanan kiçik, ağ rəngli şişlərdir. Cirrus buludları fırtınanın gələcəyini göstərə bilər.

Orta səviyyəli buludlardaxil olmaqla altokumulusaltostratus buludlar, hava istiliyinə görə su damcılarından, buz kristallarından və ya hər ikisindən edilə bilər. Qalın və geniş altostrat buludları boz və ya mavi-boz rəngdədir. Tez-tez bütün səmanı əhatə edirlər və ümumiyyətlə çox yağış yağan böyük bir fırtınanın yaxınlaşdığını bildirir.

Milli Okean və Atmosfer İdarəetməsindən (NOAA) müxtəlif növ bulud əmələ gəlmələri haqqında daha çox məlumat üçün buraya vurun.

Radiasiya dumanı gecə səma aydın və nisbi rütubət yüksək olduqda əmələ gəlir. Torpaq soyuduqca havanın alt təbəqəsi çiy nöqtəsindən aşağıda soyuyur. Tule dumanı bəzi bölgələrdə tapılan həddindən artıq radiasiya sisidir. San Francisco, California, yay fəsli ilə məşhurdur reklam sis. İsti, nəmli Sakit Okean havası soyuq Kaliforniya cərəyanının üstündən əsir və çiy nöqtəsinin altında soyuyur. Dəniz küləyi dumanı quruya gətirir. Buxar sispayızda sərin hava isti bir göl üzərində hərəkət etdikdə görünür. Su göl səthindən buxarlanır və soyuduqca buxar kimi görünərək yoğunlaşır. İsti nəmli hava bir yamacın üstünə çıxır və çiy nöqtəsinin altında soyuyur yuxarı sis.


Torpaqsız və Fəsillərsiz Bir Dünyadakı Hava Sistemləri

Aquaplanet simulyasiyaları - adlarından da göründüyü kimi - planetin tamamilə su ilə örtülü olduğu Yerin idealizə edilmiş təsvirləridir. Qitələrin olmaması qeyri-real olsa da, hava sistemlərinin Yer okeanları üzərində olduğu kimi inkişaf edə, inkişaf edə və yayıla biləcəyi təmiz bir laboratoriya təmin edir. Bu səbəbdən bu cür simulyasiya hava sistemlərinin təkamülünü idarə edən əsas prosesləri öyrənmək üçün faydalıdır.

Burada, Tərəzi Arasında Proqnozlaşdırma Modeli və # 8211 Atmosfer (MPAS-A) tropiklərdə başqa yerlərdə 15 km hüceyrə məsafəsinə keçərək 3 km məsafəli ("konveksiya icazə verən" qətnamə sayılır) bir akvaplanet simulyasiyası yaratmaq üçün istifadə edilmişdir. . Bu simulyasiya Yer üzündə müşahidə olunanlara çox oxşayan bir iqlim və hava sistemini inkişaf etdirir: tropiklərdə güclü göy gurultulu fırtına xətti, qərb və qütb tərəfə köçən ara sıra tropik siklonlar, subtropiklərdə nisbətən sakit və quru hava sahəsi və orta və qütb enliklərində çox aktiv siklonların bölgəsi. NCAR alimləri bu simulyasiyanı güclü tropik siklonların meydana gəlməsinə üstünlük verən prosesləri aşkar etmək üçün istifadə edirlər - bu, biliklərimizin çox məhdud olduğu çox aktiv bir araşdırma sahəsidir.

Filmlər

Hava Sistemləri film faylı 1920 x 1080 (262 MB)

Gedən uzun dalğalı radiasiya burada buludlar üçün vəkil kimi istifadə olunur. MPAS-A akvaplanet simulyasiyası heç bir hava sistemi olmadan səssiz bir vəziyyətdən başlayır. Simulyasiya irəlilədikcə dəniz səthindəki temperatur şəraiti və model fizikanın birləşməsi hər yerdə hava sistemlərinin inkişafına səbəb olur. Bir aya qədər hava şəraiti Yer kürəsindəki kimi. Xüsusi maraq doğuran tropik siklonlar dərin tropiklərdə əmələ gəlir, qərbə və qütbə doğru irəliləyir və isti tropik okeanlardan ayrılarkən dağılırlar.

Şəkillər

Əlavə məlumat

Rios ‐ Berrios, R., Medeiros, B., & amp; Bryan, G. H. (2020). Akvaplanet simulyasiyalarında orta İqlim və tropik yağış dəyişkənliyi Tərəzilərdə Proqnozlaşdırma Modelindən istifadə etməklə m Atmosfer. Earth Systems Modeling Advances Journal, 12, e2020MS002102. https://doi.org/10.1029/2020MS002102

Hesablama Modelləşdirmə

Rosimar Rios-Berrios (NCAR / MMM)

Hesablama mənbələri

NCAR Strateji Qabiliyyət layihəsi NASP0010

NCAR / MMM Director's Reserve layihəsi NMMM0042

Vizualizasiya və sonrakı istehsal

Model

Tərəzi-Atmosfer (MPAS-A) Arasında Proqnozlaşdırma modeli

Centroidal Voronoi Tesselations və C-Grid Gicəlləndiricidən istifadə edən çox miqyaslı Qeyri-Hidrostatik Atmosfer Modeli. William C. Skamarock, Joseph B. Klemp, Michael G. Duda, Laura Fowler, Sang-Hun Park və Todd D. Ringler. 2012 Aylıq Hava Xülasəsi, 240, 3090-3105, doi: 10.1175 / MWR-D-11-00215.1


2.2 Yenidən təhlil

RASM1 simulyasiyalarını daha da qiymətləndirmək üçün, onları son nəsil yenidən təhlildəki yayılma ilə müqayisə edirik: Modern Era Retrospective Analysis for Research and Applications version 2 (MERRA-2 Gelaro et al., 2017), ERA-Interim (Dee et al. , 2011) və Milli Ətraf Mühitin Tahmin Mərkəzləri (NCEP) CFSR (Saha et al., 2010). Bu analizlərin Arktikadakı müstəqil müşahidələrlə ən uyğun olduğu göstərilmişdir (Lindsay və digərləri, 2014). Son ikisi oxşar nəticələrlə RASM üçün yanal və daxili sərhəd şərtləri üçün istifadə edilmişdir (Şəkil S2).

Bu işdə istifadə edilən təhlilin müvəqqəti və üfüqi qətnamələri Əlavədəki Cədvəl S1-də ümumiləşdirilmişdir. Burada istifadə olunan MERRA-2 məlumatlarına reanaliz modelinin 0,5 ∘ enlik × 0,625 ∘ uzunluqda yerli üfiqi qətnaməsində verilən səth turbulent axını, səth radiasiyası və bir səviyyəli diaqnostika məlumatları kolleksiyaları daxildir. Burada saatlıq, aylıq və aylıq orta gündəlik dövrlər istifadə olunur. Burada aylıq orta ERA-Interim məlumatları və səth analizləri və proqnozlarının birləşməsindən əldə edilən 3 saatlıq vasitə istifadə olunur. Bunlar horizontal 0.703 ∘ × 0.702 ∘ olan model üfüqi qətnamədədir. 0,75 ∘ × 0,75 ∘ bərabər bir üfüqi şəbəkədə 3 saatlıq aylıq orta gündəlik dövrlər də istifadə olunur. CFSR-nin aylıq ortalaması (0-5 saatlıq proqnozlardan irəli gəlir) və saatlıq zaman seriyası məhsulları burada ∼ 0,31 ∘ × 0,31 re reanaliz model qətnaməsində istifadə olunur. Bütün yenidən təhlillər üçün, hər üç təhlilin məlumatları mövcud olduğu 1990-2009-cu illərdəki məlumatlardan istifadə edirik.


Təşəkkürlər

T.A.S. və A.V. David və Lucile Packard Vəqfi tərəfindən dəstəklənir. T.A.S, Alfred P. Sloan Vəqfi tərəfindən dəstəklənir. Milli Elm Fondundan (T.A.S., AGS-1538944 P.A.O., AGS-1148594 E.A.B., AGS-1419818) dəstəyi qəbul edirik. Milli Atmosfer Tədqiqatları Mərkəzi də Milli Elm Fondu tərəfindən dəstəklənir. Y.T.H. Tayvanın Elm və Texnologiya Nazirliyi tərəfindən dəstəklənir (104-2111-M-002-005). C.I.G. İsrail Elm Fondu tərəfindən dəstəklənir (1558/14). C.L. Norveç Tədqiqat Şurası jetSTREAM (231716) layihəsi tərəfindən dəstəklənir. Ümumdünya İqlim Tədqiqatları Proqramının Stratosfer-troposfer proseslərinin iştirakçılarına və Fırtına Yollarında İqlim seminarındakı rollarına təşəkkür edirik. S. Pfahl-a Şəkil 2-yə və şərhləri təqdim olunmuş əlyazmanı xeyli yaxşılaşdırmağa kömək edən rəy yazanlara təşəkkür edirik.


İstinadlar

Abdu MA (1997) Ekvatorial ionosfer-termosfer sisteminin pozulmuş şəraitdə başlıca hadisələri. J Atmos Sol Terr Phys 59 (13): 1505–1519

Abdu MA (2012) Ekvatorial yayılma F / fırtına vaxtı narahatlıq elektrik sahələri altında plazma balonu pozuntuları. J Atmos Sol Terr Fiziki 75 (76): 44-56

Abdu MA, Batista IS, Bittencourt JA (1981a) Fortaleza maqnit ekvatorial stansiyasında F yayılmasının bəzi xüsusiyyətləri. J Geophys Res 86: 6836. doi: 10.1029 / JA086iA08p06836

Abdu MA, Bittencourt JA, Batista IS (1981b) Ekvatorialın maqnit meyl nəzarəti F bölgə dinamo elektrik sahəsinin inkişafı və yayılması F. J Geophys Res 86 (11): 443–446

Abdu MA, Jayachandran PT, MacDougall JW, Sobral JHA (1998) Ekvatorial F bölgəsi, zona plazma düzensizliyi, maqnitosfer narahatlığı altında sürüşür. Geophys Res Lett 25: 4137-44140. doi: 10.1029 / L900117

Abdu MA, Batista IS, Takahashi H, MacDougall J, Sobral JH, Medeiros AF, Trivedi NB (2003) Magnetospheric disturbance induced ekvatorial plazma bubble inkişafı və dinamikası: Braziliya sektorunda bir nümunə. J Geophys Res 108 (12): 1449. doi: 10.1029 / 2002JA009721

Abdu MA, Batista PP, Batista IS, Brum CGM, Carrasco AJ, Reinisch BW (2006) Mezosfer küləklərindəki planetar dalğa rəqsləri, ekvatorial axşam preereversal elektrik sahəsi və yayılması F. Geophys Res Lett 33: 07107. doi: 10.1029 / 2005GL024837

Abdu MA et al (2008) Anormal axşam şaquli plazma sürüşməsi və 30 oktyabr 2003-cü il fırtına zamanı Braziliya-Cənubi Atlantik sektoru üzərindəki ESF və ƏMTQ-yə təsirləri. J Geophys Res 113: A07313. doi: 10.1029 / 2007JA012844

Abdu MA, Kherani EA, Batista IS, de Paula ER, Fritts DC, Sobral JHA (2009) Ekvatorial yayılma F / plazma balonu pozuntularının SpreadFEx kampaniyasından müşahidə məlumatlarına əsaslanan ağırlıq dalğası təşəbbüsü. Ann Geophys 27: 2607-22622

Abdu MA, Batista IS, Reinisch BW, MacDougall JW, Kherani EA, Sobral JHA (2012) Ekvatorial aralıq bir araya gələn əks-sədadan F əks-səda və konjugat nöqtəli rəqəmsal ionoqramlardan düzensizlik böyümə proseslərini yaydı. Radio Sci. 47: 6003. doi: 10.1029 / 2012RS005002

Abdu MA, Souza JR, Batista IS, Fejer BG, Sobral JHA (2013) Sporadik E təbəqə inkişafı və maqnit fırtınaları zamanı sürətli nüfuz elektrik sahələri ilə aşağı enliklərdə pozulma. J Geophys Res Space Phys 118: 2639-2647. doi: 10.1002 / jgra.50271

Abdu MA, Brum CGM, Batista PP, Gurubaran S, Pancheva D, Bageston BM, Batista IS, Takahashi H (2015a) Ekvator axşamının sürətli və ultrafast Kelvin dalğa modulyasiyaları. F bölgənin şaquli sürüşməsi və yayılması F inkişafı. Earth Planet Space 67: 1. doi: 10.1186 / s40623-014-0143-5

Abdu MA, de Souza JR, Kherani EA, Batista IS, MacDougall JW, Sobral JHA (2015b) Dalğa quruluşu və dibində qütbləşmə elektrik sahəsi inkişafı F postsunset ekvatorial yayılmasına aparan qat F. J Geophys Res Space Phys. doi: 10.1002 / 2015JA021235

Balan N, Shiokawa K, Otsuka Y, Watanabe S, Bailey GJ (2009) Super elektrik plazma çeşməsi və nüfuz elektrik sahəsi zamanı ekvatorial ionlaşma anomaliyası. J Geophys Res 114: A03310. doi: 10.1029 / 2008JA013768

Balan N et al (2011) Gün ərzində ekvatorial F2 təbəqəsinin nüfuzetmə elektrik sahəsinin göstəricisi kimi intensiv geomaqnit fırtınalarının əsas fazasına reaksiyasının statistik tədqiqatı. J Geophys Res 116: A03323. doi: 10.1029 / 2010JA016001

Basu S, Basu S, MacKenzie E, Bridgwood C, Valladares CE, Groves KM, Carrano C (2010) Günəş dövrü daxilində böyük maqnit fırtınalarının əsas fazası dövründə ekvatorial ionosfer sintilasyonlarının meydana gəlməsinin spesifikasiyası 23. Radio Sci 45: 5009. doi: 10.1029 / 2009RS004343

Batista IS, Abdu MA, Bittencourt JA (1986) Ekvatorial F- bölgə şaquli plazma sürüşmələri: Amerika sektorunda mövsümi və uzununa asimmetriya. J Geophys Res 91: 12055–12064

Booker HG, Wells HW (1938) Radio dalğalarının səpələnməsi F ionosfer bölgəsi. J Geophys Res 43: 249-256. doi: 10.1029 / TE043i003p00249

Carter BA, Yizengaw E, Retterer JM, Francis M, Terkildsen M, Marshall R, Norman R, Zhang K (2014) Cənub-Şərqi Asiyada postsunet ekvatorial plazma baloncuklarının əmələ gəlməsində səssiz gündən-günə dəyişkənliyin təhlili. bölgə. J Geophys Res Space Phys 119: 3206–3223. doi: 10.1002 / 2013JA019570

Chau JL, Fejer BG, Goncharenko LP (2009) Ekvatorialın səssiz dəyişkənliyi E × B qəfil stratosfer istiləşmə hadisəsi zamanı sürüşür. Geophys Res Lett 36 (5): 1-4. doi: 10.1029 / 2008GL036785

Chen P-R (1992) Ekvatorial ionlaşma anomaliyasının iki günlük rəqsləri. J Geophys Res 97 (A5): 6343-6357

Chen Y-W, Miyahara S (2012) Kyushu-GCM tərəfindən simulyasiya edilən sürətli və ultrafast Kelvin dalğalarının analizi. Atmos Solar-Terr Phys 80: 1-11

de Paula ER, Jonah OF, Moraes AO, Kherani EA, Fejer BG, Abdu MA, Muella MTAH, Batista IS, Dutra SLG, Paes RR (2015) Ani stratosfer istiləşmə hadisələri zamanı zəifləyən aşağı enli sintilyasiya. J Geofiz Res Res Space Phys 120: 2014J. doi: 10.1002 / A020731

Eccles JV (1998) Aşağı enli elektrik sahələrinin sadə bir modeli. J Geophys Res 103: 26699–26708

Fejer BG (2011) Aşağı enlemli ionosferik elektrodinamika. Space Sci Rev 158: 145–166. doi: 10.1007 / s11214-010-9690-7

Fejer BG, Scherliess L (1995) Ekvatorial ionosfer sferasının maqnitosfer pozğunluqlarına zamandan asılı reaksiyası. Geophys Res Lett 22: 851-854

Fejer BG, Scherliess L, de Paula ER (1999) Şaquli plazma sürət sürətinin ekvatorial yayılmanın yaranması və təkamülü üzərində təsiri F. J Geophys Res 104 (9): 19859–19869

Fejer BG, Jensen JW, Su S-Y (2008) Ekvatorial narahatlığın şaquli plazma sürüşmələrinin mövsümi və uzununa asılılığı. Geophys Res Lett 35 (L20106): 2008G. doi: 10.1029 / L035584

Forbes JM, Leveroni S (1992) İonosferdə 16 günlük rəqslər. Geophys Res Lett 19: 981-984

Foster JC, Coster AJ, Erickson PJ, Rideout W, Rich FJ, Immel TJ, Sandel BR (2005) fırtına vaxtı ionosferinin yenidən paylanması və daxili maqnitosfer qarşılıqlı hərəkətlərində plasmasferik qabarıqlığın əmələ gəlməsi: AGU-nu görüntüləməkdən yeni perspektivlər. Geophys Monogr Ser 277–289

Fritts DC və digərləri (2008) Ekvatorial yayılma üzərində ağırlıq dalğası və gelgit təsirləri F, yayılma zamanı müşahidələrə əsaslanaraq F sınaq (SpreadFEx). Ann Geophys 26: 3235-3252

Goncharenko LP, Chau JL, Liu H-L (2010G) Coster AJ (2010) Stratosfer və ionosfer arasında gözlənilməz əlaqələr. Geophys Res Lett 37 (10): 1-6. doi: 10.1029 / L043125

Haerendel G (1973) Ekvatorial yayılma nəzəriyyəsi F. Hesabat: Maxplanck-Institut fur Extraterre. Phys Garching, Almaniya

Heelis RA, Kendall PC, MoCet RJ, Windle DW, Rishbeth H (1974) Elektrik birləşməsi EF bölgələr və bunun təsiri F bölgə sürüşür və küləklər. Planet Space Sci 22: 743-756

Huang C-S, Rich FJ, Burke WJ (2010) Ekvatorial ionosferdə fırtına vaxtı elektrik sahələri meridianın yaxınlığında müşahidə olunur. J Geophys Res 115: A08313. doi: 10.1029 / 2009JA015150

Hysell DL, Kudeki E, Chau JL (2005) Ekvatorial yayılmaya gətirib çıxaran kəsilmə axını ilə mümkün ionosferik ön şərt. F. Ann Geophys 23: 2647-2655

Kelley MC, Retterer J (2008) Günəş küləyi parametrlərindən istifadə edərək konvektiv ekvatorial ionosfer fırtınasının ilk uğurlu proqnozu. Kosmik Hava 6: S08003. doi: 10.1029 / 2007SW000381

Kelley MC, Fejer BG, Gonzales CA (1979) Planetlərarası maqnit sahəsinin şimala dönməsi ilə əlaqəli anomal ekvatorial ionosfer elektrik sahəsi üçün bir izah. Geophys Res Lett 6: 301

Kherani EA, Abdu MA (2011) Akustik cazibə dalğası ekvatorial ionosferdə pozuntuları əmələ gətirdi. İçində: IAGA / IUGG Springer (ed). Yer atmosferi və ionosferinin aeronomiyası, cild 1, 1 edn. Springer, Dordrecht, səh 141-162

Kil H, DeMajistre M, Paxton LJ, Zhang Y (2006) F-bölgəsi Pedersen keçiriciliyi TIMED / GUVI əza axtarışından istifadə edərək çıxarıldı. Ann Geophys 24: 1311-11316

Kikuchi T, Luehr H, Schlegel K, Tachihara H, Shinohara M, Kitamura T-I (2000) Substorm zamanı auroral elektrik sahələrinin ekvatora nüfuz etməsi. J Geophys Res 105: 23251-223261

Li G, Ning B, Zhao B, Liu L, Wan W, Ding F, Xu JS, Liu JY, Yumoto K (2009) Çoxsaylı alətlərdən istifadə edərək Cənub-Şərqi Asiyada 10 Noyabr 2004 fırtına vaxtı orta enli plazma balonu hadisəsini xarakterizə edən müşahidələr. J Geophys Res 114: A07304. doi: 10.1029 / 2009JA014057

Li G, Ning B, Abdu MA, Wan W, Hu L (2012) Sanya üzərində müşahidə edilən günəş batdıqdan sonra ekvatorial yayılma-F qabaqcıl imzaları və təkamülü. J Geophys Res 117: A08321. doi: 10.1029 / 2012JA017820

Lin CH, Richmond AD, Liu JY, Yeh HC, Paxton LJ, Lu G, Tsai HF, Su S-Y (2005) Oktyabr-noyabr 2003 fövqəladə fırtınası zamanı aşağı enli ionosferin geniş miqyaslı dəyişiklikləri: müşahidə nəticələri. J Geophys Res 110: A0928. doi: 10.1029 / 2004JA010900

Liu G, İngiltərə SL, Immel TJ, Kumar KK, Ramkumar G, Goncharenko LP (2012) Yanvar 2010 URSI Dünya Günü kampaniyası zamanı alçaq enlik və orta enlik ionosferindəki 3 günlük dalğanın imzaları. J Geophys Res 117: A06305. doi: 10.1029 / 2012JA017588

Mannucci AJ, Tsurutani BT, Iijima BA, Komjathy A, Saito A, Gonzalez WD, Guarnieri FL, Kozyra JU, Skoug R (2005) 29-30 oktyabr 2003-cü il tarixində baş verən planetlərarası hadisələrə günün qlobal iyonosfer reaksiyası “Halloween fırtınaları”. Geophys Res Lett 32: 1202. doi: 10.1029 / 2004GL021467

Maruyama T (2006) 8 Noyabr 2004-cü ildə günəş batdıqdan sonra ümumi elektron tərkibində həddindən artıq artım və fırtınanın sıxlığı ilə əlaqəsi. Geophys Res Lett 33: L20111. doi: 10.1029 / 2006GL027367

McClure JP, Sing S, Bamgboye DK, Johnson FS, Kil H (1998) Ekvatorialın meydana gəlməsi F bölgə qanun pozuntuları: troposfer toxumuna dəlil. J Geophys Res 103: 29119-29135

Namba S, Maeda K-I (1938) Radio dalğasının yayılması. Tokyo, Corona, s 86

Pancheva D, Haldoupis C, Meek CE, Manson AH, Mitchell NJ (2003) Sporadikdən asılılıqda modulyasiya olunmuş atmosfer gelgitləri üçün rolun sübutu. E planet dalğalarındakı qatlar. J Geophys Res 108 (A5): 1176. doi: 10.1029 / 2002JA009788

Patra AK, Taori A, Chaitanya PP, Sripathi S (2013) altındakı dalğalı məkan quruluşunun birbaşa aşkarlanması F bölgə və ekvatorial plazma qabarcığının əmələ gəlməsindəki rolu. J Geophys Res Space Phys 118: 1196-1202. doi: 10.1002 / jgra.50148

Richmond AD, Peymirat C, Roble RG (2003) Birləşdirilmiş maqnitosfer-ionosfer-termosfer modeli ilə simulyasiya edilmiş ekvatorial ionosfer elektrik sahəsindəki uzunmüddətli narahatlıqlar. J Geophys Res 108 (A3): 1118. doi: 10.1029 / 2002JA009758

Rishbeth H (1971) Ekvatorda küləklər tərəfindən istehsal olunan 4 qütbləşmə F bölgə. Planet Space Sci 19: 357–369

Röttger J (1973) Böyük miqyaslı ekvatorial yayılma dalğalı quruluşları F pozuntular. J Atmos Sol Terr Fiziki 35: 1195-1996

Santos AM, Abdu MA, de Souza JR, Sobral HA, Batista IS, Denardini CM (2016) Braziliya bölgəsi üzərindəki narahat Hall elektrik sahəsinə görə fırtına zamanı ekvatorial plazma balonu zonal sürüşmə geriyə dönmə. J Geophys Res (mətbuatda)

Scherliess L, Fejer BG (1997) Ekvatorial narahatlıq dinamo zona elektrik sahələrinin fırtına vaxtından asılılığı. J Geophys Res 102 (A11): 24037–24046

Singh S, Johnson FS, Power RA (1997) Ekvatorial plazma baloncuklarının ağırlıq dalğası toxumu. J Geophys Res 102 (4): 7399-77410

Sridharan R, Bagiya MS, Sunda S, Choudhary R, ​​Pant TK, Jose L (2014) L-band sintilasyonunun və onun müvəqqəti təkamülünün məkan meydana gəlməsi modelinin proqnozlaşdırılmasına dair ilk nəticələr. J Atmos Sol Terr Fizikası 19: 53-62

Sutton EK, Forbes JM, Nerem RS (2005) Qlobal termosferik neytral sıxlıq və CHAMP akselerometr məlumatlarından 2003-cü il şiddətli geomaqnit fırtınalarına külək reaksiyası. J Geophys Res 110: A09S40. doi: 10.1029 / 2004JA010985

Takahashi H, Abdu MA, Wrasse CM, Fechine J, Batista IS, Pancheva D, Lima LM, Batista PP, Clemesha BR, Shiokawa K, Gobbi D, Mlynczak MG, Russel JM (2009) Ultra sürətli Kelvin dalğasının mümkün təsiri ekvatorial ionosfer axşam yüksəldir. Earth Planet Space 61: 455-462

Takahashi H, Abdu MA, Taylor MJ, Pautet P-D, de Paula E, Kherani EA et al (2010) OI 630.0 nm hava işığı görüntüsü ilə müşahidə olunan ekvatorial ionosfer alt tip yayılma F. Geophys Res Lett 37: L03102. doi: 10.1029 / 2009GL041802

Taori A, Makela JJ, Taylor M (2010) Mezosferik dalğa imzaları və ekvatorial plazma baloncukları: bir nümunə işi. J Geophys Res 115: A06302. doi: 10.1029 / 2009JA015088

Thampi SV, Yamamoto M, Tsunoda RT, Otsuka Y, Tsugawa T, Uemoto J, Ishii M (2009) C / NOFS peykindəki CERTO radio mayakından istifadə edərək genişmiqyaslı dalğa quruluşunun və ekvatorial yayılma F-nin ilk müşahidələri. Geophys Res Lett 36: L18111. doi: 10.1029 / 2009GL039887

Tsunoda RT (2008) Peyk izləri: geniş miqyaslı dalğa quruluşu üçün bir ionoqram imzası və ekvatorial yayılma üçün bir xəbərçi F. Geophys Res Lett 35: L20110. doi: 10.1029 / 2008GL035706

Tsunoda RT (2010) Solstices zamanı ekvatorial yayılma F-nin toxumlanması barədə. Geophys Res Lett 37: L05102. doi: 10.1029 / 2010GL042576

Tsunoda RT, White BR (1981) Ekvatorial arxa şüşələrin yaranması və böyüməsi haqqında: 1. dibində dalğa quruluşu F qat. J Geophys Res 86: 3610-33616. doi: 10.1029 / JA086iA05p03610

Tsunoda RT, Yamamoto M, Tsugawa T, Hoang TL, Tulasi Ram S, Thampi SV, Chau HD, Nagatsuma T (2011) Toxumda böyük miqyaslı dalğa quruluşu, ekvatorial yayılma Fvə Vyetnam üzərindəki sintilasyonlar. Geophys Res Lett 38: L20102. doi: 10.1029 / 2011GL049173

Tsurutani B və digərləri (2004) Planetlərarası elektrik sahələri ilə əlaqəli qlobal günbaşı ionosferik yüksəliş və inkişaf. J Geophys Res 109: A08302. doi: 10.1029 / 2003JA010342

Tulasi Ram S, Yamamoto M, Tsunoda RT, Chau HD, Hoang TL, Damtie B, Wassaie M, Yatini CY, Manik T, Tsugawa T (2014) Afrika və Cənub-Şərqi Asiya uzunlamasına sektorlardan müşahidə olunan genişmiqyaslı dalğa quruluşunun xüsusiyyətləri. J Geophys Res Space Phys 119: 2288–2297. doi: 10.1002 / 2013JA019712

Vadas SL (2007) Aşağı atmosfer və termosferik mənbələrdən termosferdəki cazibə dalğalarının üfüqi və şaquli yayılması və yayılması. J Geophys Res 112: A06305. doi: 10.1029 / 2006JA011845


METEO 3: Giriş Meteorologiyası

Bu kurs Penn State John A. Dutton elektron Təhsil İnstitutunun Açıq Təhsil Resursları təşəbbüsü çərçivəsində təklif olunur. Saytda görünən materialları (başqaları tərəfindən müəllif hüququ ilə qorunan materiallar xaricində) bu və hər səhifənin alt hissəsi ilə əlaqəli lisenziyalaşdırma müqaviləsinə əsasən istifadə etməyə və yenidən istifadəyə dəvət edirik.

İstəsəniz METEO 3 və hava proqnozu haqqında öyrənməklə daha dərindən getmək istəyin, hava proqnozlaşdırmasında Penn State-in onlayn lisenziya sertifikatına baxın!

Qeydiyyatdan keçib METEO Kursda 3 tələbə Kətandakı kurs bölməsindən keçməlidir.

Qeydiyyatdan keçməmisiniz? Bu Penn State kursuna qeydiyyatdan keçən tələbələr, tapşırıqlara və təlimatçı rəylərinə daxil olmaqla akademik kredit qazanırlar. Bu kursa yazılma haqqında məlumat Penn State World Campus-da mövcuddur.

Haqqında qısa məlumatlar METEO 3

METEO 3 Meteorologiya Departamentinin təklif etdiyi bir Ümumi Təhsil kursudur. Kurs xüsusi olaraq ümumi elm krediti axtaran uzaqdan öyrənənlər üçün nəzərdə tutulmuşdur. METEO 3 daha yaxşı bir "hava istehlakçısı" ola bilmək (hava məlumatlarını daha yaxşı başa düşmək və qiymətləndirmək) və "havanın necə işlədiyini" daha yaxşı başa düşmək üçün sizə çoxlu sayda əsas atmosfer konsepsiyalarını təqdim edəcəkdir.

Niyə atmosfer haqqında məlumat əldə etmək lazımdır?

Hər kəsin əksəriyyəti Benjamin Franklin'in bir uçurtma istifadə edərək bulud elektrikləşdirmə yolunu tanıdığını bilir. Bununla birlikdə, Franklin hava istəkli bir tələbə olduğunu bilirdinmi? Fırtınaların ümumiyyətlə qərbdən şərqə proqnozlaşdırılan sürətlə getdiyini qeyd edən ilk şəxs idi. Franklin 1743-cü ildə fırtınaların həmişə hakim küləklər istiqamətində getmədiyini də qeyd etdi - əslində səyahət edə bilər qarşı bəzi hallarda hakim küləklər!

Düzdür, Benjamin Franklin müxtəlif mövzularda fikirləşdi, amma niyə hava tədqiqatını bu qədər vacib hesab etdi? Bəlkə də Franklin havanın bu dərəcədə təsirli olduğu üçün bu qədər vacib olduğunu gördü hər kəs. Düşünün. Harada yaşamağınızdan və nə işlə məşğul olmağınızdan asılı olmayaraq hava sizin həyatınıza müəyyən dərəcədə təsir edəcəkdir. Hava geyindiyimiz paltar növlərini müəyyənləşdirməyə kömək edir, gəlir mənbəyinizi təsir edə bilər və nadir hallarda sağlamlığınıza və təhlükəsizliyinizə təsir edə bilər (qasırğa, tornado və ya daşqın kimi həddindən artıq hadisələr barədə düşünün). Hava sizi necə təsir edirsə, bir şey dəqiqdir ... hava edir sizə təsir edir.

Beləliklə, atmosferin necə işlədiyi barədə bir şey bilmək və əldə etdiyiniz bir çox hava məlumat növündən istifadə etmək məntiqli deyil? Əlbətdə belə düşünürəm! Bununla birlikdə, bir çox insanın həyatında bu qədər mühüm rol oynayan bir şey haqqında çox az şey bildiyindən daima qorxuram. Həqiqətən, bir çox insan maraqlanır in hava, lakin mütləq öyrənmək maraqlı deyil haqqında hava. İnşallah bu kurs nəticəsində hava haqqında çox praktik bir məlumat əldə edəcəksən. Bu bilik sizi daha yaxşı bir hava istehlakçısı edəcək (yəni sizə təqdim olunan hava məlumatlarını ağıllı şəkildə işləyə bilən biri). Və kim bilir, bu bilik hətta həyatınızı xilas edə bilər! Ben Franklin sözləri ilə desək, "hava baxımından müdrik" olacaqsınız.

Bu kursda nə öyrənəcəksiniz?

METEO 3 qarşılaşdığınız hava məlumatlarını daha yaxşı tətbiq edə bilmək üçün atmosfer quruluşunu və proseslərini daha yaxşı başa düşməyə çalışır. Atmosferin necə işlədiyini bilməklə fırtınaların təkamülünü nəyin idarə etdiyini anlaya və hava proqnozlarının niyə bəzən olduqca qeyri-müəyyən olduğunu başa düşə biləcəksiniz. Göyü "oxumağı" da öyrənəcəksiniz, beləliklə öz qısamüddətli proqnozlarınızı verə və davranışlarınızı buna uyğun tənzimləyə bilərsiniz. İqlim dəyişikliyi və hava keyfiyyətinin pisləşməsi ilə bağlı tez-tez ifadə olunan narahatlıqların etibarlılığını daha yaxşı qiymətləndirə biləcəksiniz.

Dərs 1: Meteoroloqun alət qutusu (meteoroloji tətbiqlər, atmosferin tərkibi, UTC və ABŞ-ın ümumi vaxt zonaları, temperatur tərəziləri, müşahidələr və stansiya modelləri, ümumi statistik ölçülər (aralıq, orta və normal), xəritə xüsusiyyətləri (enlik xətləri, meridianlar və proqnozlar), oxunuş xəritələr, qradiyentlər)

Dərs 2: İstilik enerjisinin qlobal kitabı (elektromaqnit spektri, radiasiya qanunları, radiasiya prosesləri, albedo, enerji büdcələri, Yer səthindəki radiasiya, buludlar və radiasiya, istixana təsiri, keçiricilik və konveksiya)

Dərs 3: Temperaturların Qlobal və Yerli Nəzarətçiləri (mövsümi dəyişikliklər, iqlim temperaturu dəyişiklikləri, şaquli temperatur dəyişikliyi, hava kütlələri və cəbhələr, adveksiya, sutkalıq temperatur dəyişiklikləri, temperatur ölçmə)

Dərs 4: Hava şəraitində suyun rolu (hidroloji dövr, su fazasının dəyişməsi, buxarlanma dərəcələri, kondensasiya dərəcələri, nisbi rütubət, havanın "tutma" su düşməsi, bulud və duman əmələ gəlməsi, çiy nöqtəsi temperaturu və nisbi rütubəti şərh etmək)

Dərs 5: Atmosferin Uzaqdan Algılanması (yerində ölçmə ilə müqayisədə uzaqdan zondlama, geostasionar peyklərə qarşı qütb orbiti, bulud növləri, görünən görüntülər, IR görüntüləri, su buxarları, hava radarları)

Dərs 6: Təzyiq və Rüzgarın Səth Nümunələri (atmosfer təzyiqi, "stansiya təzyiqi" ilə "dəniz səviyyəsindəki təzyiq", dekodlaşdırma stansiyası model təzyiqi, külək (qüvvələr, səthdə və yuxarıda istiqamət), yaxınlaşma və ayrılma, çökəkliklər və silsilələr)

Dərs 7: Orta Enlem Hava Sistemləri (yuxarı hava naxışları və jet axını, səth təzyiqinə yaxınlaşma / ayrılma təsiri, orta enlik siklonları (inkişaf, xüsusiyyətlər, hava, konveyer bantları), qış yağış növləri, qış hava təhlükəsizliyi)

Dərs 8: Sabitlik və Fırtına (hidrostatik tarazlıq, şaquli sürət, üzmə qabiliyyəti və sabitlik, buludlar sabitliyə qarşı, ildırım (əmələ gəlmə və təhlükəsizlik tövsiyələri), göy gurultulu leysan (iqlimşünaslıq, növlər, şərtlər və həyat dövrü)), göl təsirli qar və qar qarqırıqları.

Dərs 9: Şiddətli Hava (daşqınlar, dolu, mikro partlayışlar, saatlar və xəbərdarlıqlar, qığılcım xətti, derecho, yay əks-sədası, tornadolar (klimatologiya, super hüceyrələr, terminlər, radar imzası, təhlükəsizlik, Fujita tərəzisi, miflər), digər girdablar)

Dərs 10: Hava və İqlimə İnsanın Təsiri (yerli və regional miqyaslı antropogen iqlim dəyişikliyi hərəkətvericiləri (şəhərsalma, meşələrin qırılması və s.), iqlim dəyişməsinin təbii səbəbləri (günəş dövrləri, vulkanlar, orbital dəyişikliklər, okean dövrləri), antropogen iqlim dəyişikliyi (şərtlər, proseslər, təsirlər), karbon -sikl, Yerdəki istilik rekordu, qlobal istiləşmə təsirləri, qlobal istiləşmə və ekstremal hava, ümumi dövriyyə modelləri, ozon təbəqəsi, ozon çuxuru)

Dərs 11: Tropikdə Külək, Su və Hava Nümunələri (tropiklərin ümumi dövriyyə üçün əhəmiyyəti, Hadley dövriyyəsi, ITCZ, subtropik yüksək təzyiqli bölgələr, Ticarət Rüzgarları, subtropik jet axını, Asiya Yay Mussonu, El Niño (və La Niña), telekommunikasiya)

Dərs 12: Qasırğalar (tropik siklon terminləri, qasırğa klimatologiyası, tropik-siklon adlandırma konvensiyaları, tropik siklon meydana gəlməsi üçün maddələr və gücləndirmə prosesləri, quruya düşən qasırğa təsirləri, qasırğanın ziyan potensialını qiymətləndirmək)

Dərs 13: Fərasətli Hava İstehlakçısı olmaq (hava proqnozlarının necə hazırlandığına dair tarixi perspektiv, kompüter modelləri və onların səhv mənbələri, ansamblın proqnozlaşdırılması, proqnozun dəqiqliyini qiymətləndirmək, hava proqnozlarının ümumi mənbələri, böyük qeyri-müəyyənliklə proqnoz ssenariləri, sosial mediada hava məlumatlarının etibarlı mənbələrini tapmaq)

Bu kurs necə işləyir?

METEO 3 rəqəmsal video, səs, simulyasiya modelləri, onlayn məlumat mənbələrinə virtual sahə gəzintiləri və ani geribildirim təmin edən interaktiv testlərdən ibarət olan onlayn mətndən istifadə edir. Kurs 12 dərsdən və semestrin əvvəlindəki kurs yönümlü həftədən ibarətdir. Dərslər, onlayn interaktiv təlimlər, əlaqələr, animasiyalar, filmlər və əsas elmi prinsiplərin əlavə izahatları ilə birlikdə onlayn oxu tapşırığından ibarətdir.


3.1 Öyrənilən dərslər

Birləşdirilmiş insan-təbii sistemlərin modelləşdirilməsində irəliləyiş əldə etmək üçün bəzi dəyişənlər və ya proseslər dəstinin hər iki sistemə təsir göstərməsi və ya qarşılıqlı əlaqəsi müəyyən edilməlidir. Məsələn, yağışın bitki böyüməsinə (məsələn, meşə və ya məhsul) və eroziyaya (məsələn, quru axını) məlum və birbaşa təsiri var. The outcomes of some of these processes (e.g. yield and soil loss) have direct or indirect effects on land management choices by farmers, effects that are empirically observable at least qualitatively and, in some instances, quantitatively measured. However, the direct impacts of other perturbations, such as the introduction of new technology or governance schemes, on human- and natural-system processes are not observable because they have not yet occurred. The presented case studies focus on perturbations or scenarios that are grounded in known and direct causal relationships that are more likely to be found in the natural system than the human system, partly due to the multitude of drivers affecting—and consequent difficulty in predicting—human-decision making. In these example cases, a number of lessons have been learned:

Lesson 1: leverage the power of sensitivity analysis with models. A powerful benefit of simulation models is that they can facilitate analysis of the effects of interventions and scenarios for which there is no precedent. Models should be leveraged through computation across a full range of parameters and use of simulated data or expert- or theory-informed methods to evaluate the relative contribution of parameter values/ranges, missing data, or processes on model outcomes. For example, to properly understand the net effect of human alteration to vegetation on long-term rates of erosion and deposition in the MML, it became clear that a more complete understanding of the sensitivity of the landscape evolution subcomponent model to vegetation was needed. This sensitivity analysis showed a very strong exponential relationship between vegetation type and both the overall amount of erosion and deposition over time and the temporal variation in erosion rates over time (Ullah, 2017), The analysis show a particular sensitivity to expanded bare land, grasslands, and shrub land-cover types. Therefore, it is clear that agent activity that leads to an increase these types of land cover should also lead to long-term increases in erosion and deposition in the MML. In this way, model sensitivity to parameters, data, or processes can be evaluated to support design and deployment of resources for new data collection.

Lesson 2: modelling is an iterative process. The process of analyzing coupled human- and natural-system models often results in the identification of needs to investigate key variables, data, or mechanisms. For example, through the coupling of DEED and BIOME-BGC (Sect. 2.2), it was realized that data on vegetation and soil carbon for residential land uses are grossly inadequate for model calibration. This realization fostered new data collection and analysis about the distribution of carbon stored in different residential land uses (Currie et al., 2016). New forms of measurement and evaluation are often needed to collect novel data and quantify variables and feedbacks linking human and natural systems. As these new data are collected and become available, new questions about model processes are inevitable (Rounsevell et al., 2012).

Lesson 3: create a common language. Coupling human and natural systems brings social and natural scientists together that often have a different understanding of the meanings of commonly used terms. Both technical and conceptual aspects of the coupling process can be improved when a common language is used. For example, traditional coupling between the ocean and the atmosphere in Earth-system models typically uses the climate and forecast conventions (Eaton et al., 2011). A controlled vocabulary in these conventions assists the understanding of model processes and facilitates their coupling among models or replacement in new models. With a similar goal but different approach, CSDMS introduced rules for the creation of unequivocal terms through their standard names system that function as a semantic matching mechanism for determining whether two terms refer to the same quantity with associated predefined units. This concept is currently undergoing transition to a geoscience standard names ontology that reaches out to include social science terms (David et al., 2016), which can benefit communication between communities (i.e. natural and social science) that may have different terms and descriptions of similar processes (Di Vittorio et al., 2014). With a common language, data can be more easily and unambiguously communicated between components in a coupled system.

Lesson 4: make code open-access. Many ecosystem and Earth-system models have mass, energy, or other balance equations that constrain the processes to the laws of thermodynamics and can be used to ensure that they are working correctly. For example, the ecosystem model LPJ-GUESS has a routine to ensure balance between influx, efflux, and storage of carbon. Similar checks and balances are used in human-system models with respect to population change (e.g. births, deaths, immigration, and emigration) or economic trade (e.g. production, consumption, imports, and exports) at macro levels and budget or labour constraints at household or individual levels. However, in many natural-system models these balance equations are not accessible for coupling and the representation of human perturbations and modifications to the factors in balance equations are either not included or done so indirectly and make the coupling less flexible and tractable. Moving forward, critical equations, like mass balance equations, and model variables should be made open through coding to provide multiple points for interfacing with other models (specifically human-systems models).

Lesson 5: ensure consistency. Modelers seeking to couple natural- and human-systems models that represent similar phenomena, like land cover, can encounter significant ontological and process consistency challenges. Models with different initial assumptions and different processes can generate different values for the same phenomenon. While model coupling can ultimately provide an impetus for harmonizing and resolving such consistency issues, it requires decisions about which processes to represent and which to leave out to avoid duplication.

The iESM (Sect. 2.4) illustrates issues of consistency in assumptions, definitions, and processes well. First, ecosystem properties from CESM were translated to impacts that could be applied to GCAM “equilibrium” yields and carbon densities (Bond-Lamberty et al., 2014). Second, a major finding that is especially relevant to all land change and ecosystem models is that the inconsistencies between land use and a land-cover definition caused CESM to include only 22 % of the prescribed RCP4.5 afforestation in CMIP5 (Di Vittorio et al., 2014). Additionally, it was discovered that wood harvest was conceptually different across the three models comprising iESM (GCAM, GLM, and CESM), with each model having its own process for determining how harvest is spatially distributed. Wood harvest is a good example of different modelling groups describing the same thing and using the same language but with very different concepts and processes, with unintended consequences for CESM's terrestrial carbon cycle.

Lesson 6: reconcile spatio-temporal mismatch. Many natural-system models operate at finer temporal and coarser spatial resolutions than human-system models (Evans et al., 2013). Often, these discrepancies cannot simply be dealt with by aggregation of the variables because they represent mismatch in spatial and temporal dynamics that may also happen in reality. Human responses to environmental change may show significant time lags or may be related to cycles of management (e.g. cropping cycles) rather than showing an immediate response. Similarly, while the ecological models are strongly place-based, coupling human and natural systems at the pixel level may not always be appropriate due to complex spatial relations in the human dimensions (e.g. distant land owners) or responses across different levels of decision making (e.g. policy responses) that are not linked to the exact place of the ecological impact. Reconciling these mismatches involves balancing detail and computational tractability within existing model structures and scheduling the frequency of communication between models.

As an example, the DEED ABM (Sect. 2.2) used an annual time step to reflect the timing of land management decisions, whereas the ecosystem model BIOME-BGC represented vegetation growth and biogeochemical cycles daily. To reconcile these differences, irrigation decisions were made annually but implemented 1 day a week during the growing season by modifying the daily precipitation file used by BIOME-BGC. In contrast, other management activities were implemented once annually before (for fertilization) and after (for removals) the growing season. These limitations could have a significant effect on estimated carbon storage and have fostered additional fieldwork for further validation (e.g. Currie et al., 2016) and additional efforts to tightly couple the two models.

The iESM (Sect. 2.4) also reconciles similar mismatches through a 5-year time lag and specialized spatial and temporal downscaling of economic model outputs to provide inputs to the environmental model. While these approaches allow the separate models to operate synchronously, further development to better match the inherent spatio-temporal configurations between models is required to reduce errors associated with such mismatches.

Lesson 7: construct homogeneous units. Coupling models increases computational overhead and thus requires increases in computational efficiency, both of which come with trade-offs. One approach to improving efficiency is to classify and generalize components of the model such as agent types in the human system (e.g. Brown and Robinson, 2006), types of vegetation (e.g. plant functional types, Díaz and Cabido, 1997 Smith et al., 1993, 1997), or landscape units. Landscape units are not typically constructed to structure spatial variability in land-use science, but are used regularly in hydrological modelling for example, the Soil Water Assessment Tool (SWAT Neitsch et al., 2011) uses hydrological response units (HRUs) that have a soil profile, bedrock, and topographic characteristics that are assumed to be homogeneous for the entire spatial extent of the unit. Similar concepts have been used to identify management zones or units, and our examples of DEED-BIOME-BGC (Robinson et al., 2013a) and the iESM (Collins et al., 2015a) both employed this approach. However, the variability among management activities and land-cover types can lead to a large combination of outcomes, and the delineation of these units directly contributes to uncertainty in model projections (Di Vittorio et al., 2016).

Lesson 8: incorporating feedback increases non-linearity and variability. Specific results from the four examples are available in a number of publications associated with each example. Among the four example coupling efforts, it has been found that the incorporation of two-way feedbacks (Fig. 2) between models of the human and natural system typically produces non-linear results and a greater range in model outcomes than are observed when the models are isolated or one-way prescriptions are used. For both the MML and DEED models, changes in the natural system were relatively linear when one-way human perturbations were prescribed. However, when feedbacks between the systems were incorporated then non-linear outcomes and frequently a greater variation in model outcomes were observed.


Size-dependent Molecular Characteristics and Possible Sources of Organic Aerosols at a Coastal New Particle Formation Hotspot of East China

We investigated size-dependent molecular characteristics of coastal organic aerosols from <0.032 to 3.2 μm at a new particle formation (NPF) hotspot of east China by using Fourier transform-ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS). Strong connection between C20–33HhOo/C18,30HhOoNn compounds in particles smaller than 0.10 μm and the volatile organic compounds emitted from local intertidal macroalgae suggests that the organic compounds (OC) in ultrafine particles are formed probably via the gas-phase oxidation of long-chain fatty aldehydes or acids, followed by particle-phase accretion reactions or imine formation during the coastal NPF events. In 0.18–0.56 μm particles, dominant C8–C20 CHO, CHON, CHOS and CHONS compounds (maximum: C10 or C15) are suggested most likely to be terpene oxidation products. Highly oxygenated compounds with 0.6 ≤ H/C ≤ 1.5 and 0.67 ≤ O/C ≤ 1.2 reside mostly in 0.18–0.56 μm particles, accounting for 5% of the OC formulas in this size range. Iodinated OC are subsequently formed via electrophilic substitution of non-iodinated OC by iodine cations (e.g., from HOI or I2) in iodine-rich particles. CHN and Cl/Br-containing OC account altogether for only 0.7% and 0.9% of OC formulas, respectively. As a result of the above compound distribution, the intensity weighted unsaturation degree and carbon oxidation state of OC increase with particle size. The distribution of aromatic compounds (i.e. Aromaticity Index > 0.5) is bimodal with peaks in 0.056–0.18 μm and 1.0–3.2 μm. In addition, our study observed higher unsaturation degree, carbon oxidation state and aromaticity of OC in coastal PM2.5 than inland urban PM2.5 in the same region.

Plain Language Summary

Organic aerosols contribute substantially to aerosol particles in the atmosphere. Their emission source and formation mechanism are expected to be very diverse in coastal atmosphere, with the contributions from both continental and marine sources. Ultra high resolution mass spectrometry technique helps us to tackle the complexity of this issue. With Fourier transform-ion cyclotron resonance mass spectrometry, we determined the size-dependent molecular composition, unsaturation degree, carbon oxidation state and aromaticity of organic aerosols at a coastal NPF hotspot of China. The analysis further attributed these coastal organic aerosols to intertidal macroalgae-emitted volatile organic compound oxidation products, terpene oxidation products or electrophilic substitution reaction between organic compounds and iodine.


Videoya baxın: Virtual məktəbdə canlı dərsə necə başlamaq və cədvəl qurmaq