船舶排放所致云-气溶胶相互作用的模拟

卫星影像能够探测由大型船舶穿越海洋时排放的气溶胶所形成的临时云迹或船舶轨迹，这是全球气候模式无法直接再现的现象。船舶轨迹是海洋云增亮的可观测实例，后者是一种潜在的太阳气候干预手段，在帮助应对气候变化方面展现出前景。船舶的排放路径是否 visibly 影响上方云层以及船舶轨迹 visibly 持续多久，很大程度上取决于排气类型及其所混合边界层的特性。为了能够统计推断船舶排放气溶胶的持久性并刻画其形成时的大气条件，第一步是用可基于影像推断参数的数学替代模型而非昂贵的物理模型来模拟这些云-气溶胶相互作用的路径。这将使我们能够比较在独立于大气条件下预期船舶轨迹可见的时机与地点，和卫星影像实际观测到的情形，从而推断船舶轨迹在何种大气条件下形成。本文中，我们将讨论一种随机模拟自然生成云中船舶诱发气溶胶包行为的方法。我们的方法可利用风场和潜在相关大气变量来确定云-气溶胶轨迹的近似运动和行为，并使用随机微分方程（SDE）对云-气溶胶路径的持久性行为建模。该 SDE 同时包含漂移项和扩散项，分别描述气溶胶包经风的运动及其在大气中的扩散。我们利用模拟风场和船舶路径的示例成功展示了所提方法。