文档介绍：第卷第期≮中国粉体技术..
年月.
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大气气溶胶对混合相对流云影响的模拟研究
荣艳敏,银燕,陈倩
南京信息工程大学大气物理与大气环境重点开放实验室,江苏南京
摘要:利用二维面对称分档云模式,讨论了气溶胶类型及浓度对混合相气溶胶对云的作用已经公认为影响气候变化的
对流云及其降水的影响。结果表明:海洋性气溶胶谱分布在一定程度上最重要的因子之一,气溶胶间接效应涉及到气溶胶对
更有利于降水的形成,随着气溶胶浓度的增加,尤其是在污染大陆性云
云微物理,云持续时间和降水的影响。然而由于云过
中,暖云和冷云降水量均大幅减少。海洋性云中的大粒子和较高的过饱
和度,加速了暖雨的碰撞过程和冰粒子的凝华增长;初始气溶胶浓度的程的复杂性和其他环境条件的影响,气溶胶在云和降
增加最显著的效应是云滴数浓度和云水含量增加,云滴有效半径减小, 水过程的影响存在很多的不确定性。近年来国内外开
云滴的冷却蒸发抑制对流的发展。展了很多关于气溶胶对云微物理过程的影响的研究,
关键字:气溶胶;谱分布;对流云;降水数值模拟结果表明【:云凝结核浓度的增加,
中图分类号:。文献标志码:
会使平均云滴尺度减小,抑制降水的发展,野外观测
文章编号:—
和卫星数据分析证明了此结论【】。但是当大的
浓度增加时,较大云滴在其上的形成会提高云滴之间
的碰并效率,从而增加地面降水嘲。另外,气溶胶对冰
—
核的浓度也有很大的影响,对于冰晶和霰粒的产
生也起着关键作用。.等嘲对混合性积云研究表
,,
明:气溶胶浓度增大时,暖雨形成率能降低几倍,冻结
层上增加的小滴浓度产生大量小的霰粒和冰晶。陈丽
.
,, 等口指出:矿物沙尘粒子同时作为有效的和
时,冰核浓度增加使水成物有效半径减小,抑制了暖
: 云和冷云降水,云内存留的大量冰晶增强云的光学厚
——
度和反照率。
.
本文中采用二维面对称非静力学分档云模式,针
. , 对气溶胶颗粒物浓度和尺度谱分布对积云特性和降
, 水的影响进行了敏感性试验。模式对液相和冰相微物
. 理过程进行了详细的分档处理,能更细致的模拟降水
, 的初始形成过程和云一气溶胶的相互作用过程。
,.
模式描述
.
, 采用以色列大学的二维面对称非静力
. 分档云模式阁,水平及垂直风场由流函数和涡度方程
:;;; 计算得到,考虑了风场、垂直位温扰动、比湿扰动、
浓度、各种水成物的比浓度及比质量的动力学
收稿日期:一。过程。模式中考虑的水成物主要有水滴、冰晶、霰、雪
基金项目:国家重点基础研究发展计划计划项目,编号: 花种,微物理过程详见文献【】。各种水成物粒子均
;教育部留学回国人员科研启动基金项目;江苏省“分为档,第档的水成物质量为第档的倍,
人才工程”项目。依次类推。液、冰相的第档及最后档的质量分别
第一作者简介:荣艳敏一,女,硕士研究生,主要研究方向为大气
为. 、. ,对应的直径为
成分变化与区域气候效应。—:.。
通信作者:银燕一,男,博士,教授,主要研究方向为大气气溶胶与.、。气溶胶分为档,最小的半径为
云降水相互作用、大气成分及其气候效应。—:。. 。模式分辨率为,水平范围为
第期荣艳敏,等: 大气气溶胶时混合相对流云影响的模拟研究· ·
,垂直为,蒸凝过程时步为.,其他过表、和类云中心主要物理■
. 。
程时步均为,积分时间。
数值试验
大气层结和气溶胶对云和降水的发生发展均起
重要作用。本文中采用理想的探空曲线来描述夏季对
流云的平均温湿层结【“图,云底温度,云
顶温度一℃。采用热泡扰动方式,即在时,在水
平区域中心高度处加一个的瞬间扰动。
模拟中考虑了污染程度不同的类云团,即污染
大陆性云、清洁大陆性云和海洋性云,
对比分析了种不同背景气溶胶对云的宏微观结构和
降水可能产生的影响。模式中不考虑气溶胶粒子的化
学成分,假定所有气溶胶都为水溶性的,粒子化
学组成为硫酸铵,。
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温度/℃中最大较高。以后最大开始减小,
图模式所采用的温度和露点垂直廓线伴随着冰晶和霰粒质量的迅速增加,说明向冰
. 相过程转变。分析霰粒增长的微物理过程发现,霰粒
主要通过大滴冻结和液滴与冰晶碰撞生成的,如图
结果分析所示,中大滴的出现为霰粒的迅速增长提供了条
件,使得中霰粒提前出现,霰粒最大含水
. 云的宏微观结构特征
量