第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 沙尘暴的危害
1.1.2 土地沙漠化与沙尘暴的现状及发展态势
1.1.3 研究意义
1.2 沙尘暴观测事实
1.3 国内外研究进展
1.3.1 起沙机制的研究
1.3.2 风蚀方案与风蚀模式研究
1.3.3 沙尘暴数值模拟研究
1.3.4 沙尘气溶胶理化特性研究
1.4 研究内容与结构
第2章 Models-3/CMAQ系统简介
2.1 中尺度气象模式MM5V3.7
2.2 排放源模式ECIP/SMOKE
2.3 多尺度空气质量模式CMAQ4.6
2.3.1 模式各部分功能简介
2.3.2 CMAQ/AERO模块特点及本研究构思
第3章 气象模式对沙尘天气数值模拟的诊断分析
3.1 引言
3.2 沙尘暴过程概况
3.3 MM5数值试验方案
3.4 气象模式输出与分析场的对比验证
3.4.1 地面形势
3.4.2 高空形势
3.5 基于模式输出的动力和热力因子诊断
3.5.1 基本动力因子
3.5.2 温度平流
3.5.3 螺旋度诊断分析
3.5.4 Q矢量诊断分析
3.6 动量下传机制诊断分析
3.6.1 位涡（PV）的原理及倾斜位涡发展理论（SVD）简介
3.6.2 动量下传的位涡机制分析
3.6.3 动量下传机制的概念模型
3.7 本章小结
第4章 应用Models-3/CMAQ对强沙尘天气的研究初探
4.1 引言
4.2 沙尘天气及环流形势简介
4.2.1 沙尘天气过程及特点
4.2.2 环流形势概述
4.3 模式简介及资料来源
4.3.1 模式系统简介
4.3.2 资料来源与处理
4.4 Models-3/CMAQ参数设置
4.4.1 气象模式参数
4.4.2 空气质量模式参数
4.5 计算结果分析
4.5.1 气态污染物的日变化情况
4.5.2 气态污染物的时空变化情况
4.5.3 固态污染物的模拟情况
4.6 本章小结
第5章 不同起沙方案及其对东亚起沙源模拟的比较分析
5.1 引言
5.2 风蚀起沙（尘）模式介绍
5.2.1 源区确定
5.2.2 起沙（尘）条件
5.2.3 风蚀起沙（尘）计算方案介绍
5.2.4 粒径分类及质量分布
5.3 模式参数与计算流程
5.4 结果分析
5.4.1 各起尘方案的起尘特征分析
5.4.2 风蚀起沙（尘）影响因子的模拟分析
5.4.3 起尘量水平分布及与观测的比较
5.4.4 对本次沙尘暴主要源区的比较
5.4.5 区域起尘量时间序列比较
5.4.6 各方案之间的相关性分析
5.5 本章小结
第6章 具有风蚀物理学基础的起沙（尘）模式
6.1 风蚀物理学基础
6.1.1 沙尘颗粒的界定
6.1.2 土壤粒子的粒度成分
6.1.3 土壤粒子的粒度分布
6.1.4 土壤颗粒的运动
6.1.5 尘粒排放的物理机制
6.2 起沙（尘）通量计算方案
6.2.1 水平沙通量的计算及跃移相关理论
6.2.2 跃移轰击机制起尘量计算Fb
6.2.3 聚合粒子分裂机制起尘量计算Fc
6.2.4 总的起尘量计算
6.2.5 用粒径资料来消除粘合能量ψ（di）的改进
6.2.6 起沙（尘）模式小结
6.3 风蚀起沙主要影响因子的确定
6.3.1 Pm（d）和Pf（d）的确定
6.3.2 摩擦速度和临界摩擦速度的确定
6.4 模拟结果分析
6.4.1 起尘通量与观测比较
6.4.2 对本次沙尘暴主要源区的比较
6.4.3 区域起尘量时间序列比较
6.5 本章小结
第7章 耦合沙尘模式系统的建立及初步检验
7.1 引言
7.2 耦合模式系统介绍
7.2.1 耦合模式系统结构框架及各部分功能简介
7.2.2 耦合沙尘模式系统的计算流程
7.3 资料来源与试验方案设计
7.3.1 资料来源
7.3.2 试验方案设计
7.3.3 模式参数设置
7.4 模拟结果分析与检验
7.4.1 气象场分析与检验
7.4.2 模拟的沙尘颗粒浓度结果分析
7.5 本章小结
第8章 耦合沙尘模式系统的数值模拟检验
8.1 引言
8.2 2006年3月9-12日强沙尘暴概况
8.3 模拟方案
8.4 模拟结果分析
8.4.1 地表尘通量与观测比较
8.4.2 起沙（尘）源区分析
8.4.3 沙尘（PM10）浓度的时空变化
8.4.4 沙尘（PM10）浓度的垂直分布
8.5 本章小结
第9章 总结与展望
9.1 主要研究工作与结论
9.2 研究的创新之处
9.3 研究展望
参考文献

本书首先利用中尺度气象模式MM5V3.7模拟研究了2002年3月我国华北地区的一次强沙尘暴过程，详细分析了沙尘天气发生发展的物理机制；利用东亚地区源排放资料和MICAPS能见度资料，将多尺度空气质量模式CMAQ4.6应用于此次沙尘天气的模拟研究，初步展示了CMAQ4.6模式对沙尘天气的较好模拟能力；然后，本书选取了目前国际上广泛采用的风蚀起沙（尘）方案（参数化方案与Shao方案），并将它们应用于东亚沙尘源区的起沙模拟，通过比较分析得出了几种模拟效果和稳定性较好的方案；基于此，实现了沙尘模式与CMAQ4.6的耦合，并选取2002年3月和2006年3月的两次沙尘个例对该耦合模式进行了检验。