Understanding the Influences of Microphysical Interactions with Pollution and Water on Dust Scattering Properties and Radiative Effects

了解污染物和水的微物理相互作用对粉尘散射特性和辐射效应的影响

基本信息

  • 批准号:
    2232138
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 61.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-01-01 至 2025-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Mineral dust is an integral component of the Earth system that influences weather and climate via a suite of complex interactions with the energy, water, and carbon cycles. Once aloft, dust can be carried by winds for intercontinental or even hemispherical transport. During long-range transport, the dust particles can become mixed with pollutants such as ammonium sulphate, ammonium nitrate, hydrochloric acid, and biomass burning particles, leading to changes of dust composition and hygroscopicity which in turn influence how dust interacts with water. In the past, many studies have investigated how pure, unpolluted dust aerosols interact with radiations, such as sunlight, infrared radiation and lidar signals. However, the scattering behaviors of polluted dust and hydrated dust are still poorly understood, which undermines our understanding of the role of dust in the climate system, as well as our capability to detect and retrieve dust aerosols using advanced remote sensing techniques. This project is to study how microphysical interactions with pollutants and water influence the scattering properties of dust aerosols and assess the implications for dust radiative effects and dust remote sensing. This goal is achieved through major tasks: First, the scattering properties of dust particles in different mixing states, including pure dust, coated dust and dust-aerosol coagulation, at different sizes and for different wavelengths will be computed using advanced scattering models; Second, the scattering properties of internally mixed dust particles will be compared with those of pure dust; Third, radiative transfer models will be used to simulate and compare the radiative effects of dust in different mixing states to understand the impacts of dust-pollution-water interactions on the climate system. The project involves mentoring two graduate students to be the next generation of atmospheric physicists.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
矿尘是地球系统不可或缺的组成部分,通过与能量、水和碳循环的一系列复杂相互作用影响天气和气候。一旦上升到高空,灰尘就会被风携带到洲际甚至半球上。在长距离输送过程中,粉尘颗粒可能与硫酸铵、硝酸铵、盐酸和生物质燃烧颗粒等污染物混合,导致粉尘成分和吸湿性发生变化,进而影响粉尘与水的相互作用。过去,许多研究调查了纯净、未受污染的尘埃气溶胶如何与阳光、红外辐射和激光雷达信号等辐射相互作用。然而,人们对污染灰尘和水合灰尘的散射行为仍然知之甚少,这削弱了我们对灰尘在气候系统中作用的理解,也影响了我们利用先进遥感技术检测和检索灰尘气溶胶的能力。 该项目旨在研究污染物和水的微物理相互作用如何影响尘埃气溶胶的散射特性,并评估对尘埃辐射效应和尘埃遥感的影响。这一目标是通过主要任务实现的:首先,将使用先进的散射模型计算不同混合状态的尘粒(包括纯尘、涂层尘和尘气溶胶凝结物)在不同尺寸和不同波长下的散射特性;其次,将内部混合灰尘颗粒的散射特性与纯灰尘的散射特性进行比较;第三,利用辐射传输模型模拟和比较不同混合状态下粉尘的辐射效应,了解粉尘-污染-水相互作用对气候系统的影响。该项目涉及指导两名研究生成为下一代大气物理学家。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Thermal infrared dust optical depth and coarse-mode effective diameter over oceans retrieved from collocated MODIS and CALIOP observations
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    10.5194/acp-23-8271-2023
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Zheng, Jianyu;Zhang, Zhibo;Yu, Hongbin;Garnier, Anne;Song, Qianqian;Wang, Chenxi;Di Biagio, Claudia;Kok, Jasper F.;Derimian, Yevgeny;Ryder, Claire
  • 通讯作者:
    Ryder, Claire
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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