用粒子分辨气溶胶模型模拟烟尘混合状态的演化

大气中烟尘颗粒的混合状态对其气候影响的评估至关重要，因为它决定了烟尘的化学反应活性、云凝结核活性和辐射特性。为了改进模型中混合状态的表示，我们提出了一种新方法，即随机粒子分辨模型PartMC-MOSAIC，该模型明确解析了给定不同类型气溶胶颗粒群体中单个颗粒的组成。这种方法精确追踪了由于排放、稀释、凝结和凝并导致的颗粒混合状态的演化。为了使这种直接的随机粒子方法实用化，我们实现了一种新的多尺度随机凝并方法。通过这种方法，我们在凝并核高度非均匀的应用中（许多实际应用正是如此）实现了最优效率。将PartMC-MOSAIC应用于一个代表大型城市区域的理想化城市羽流案例，以模拟不同类型碳质气溶胶由于凝并和凝结导致的演化。针对这一城市羽流情景，我们量化了导致气溶胶分布老化的各个过程，展示了我们建模方法的能力。结果首次展示了颗粒组成的多维结构，而这种结构在内部混合的分段或模态气溶胶模型中通常被丢失。