利用GRAPES中尺度模式研究气溶胶对云和降水过程的影响

【摘要】为了研究气溶胶通过活化成为云凝结核CCN对云的微物理特征及降水的影响，本文在GRAPES中尺度模式的双参数微物理方案中加入了气溶胶活化参数化过程，并增加和改进了相关的微物理过程，实现了对云滴数浓度的预报，然后分别选取了2008年华北地区一次夏季降水过程和2012年长江中下游地区一次冬季降水过程进行个例模拟分析。对两个个例分别设置不同气溶胶浓度的两个试验进行对比，结果显示：气溶胶浓度增加后，云微物理量中最大的变化就是云水的显著增加，因为活化产生了更多尺度较小的云滴，抑制了云雨的自动转化，使大气中滞留了更多的云水，同时造成了液水路径的增大，暖云降水减小；另一方面，云水的增加会使冰相粒子，尤其是雪和霰通过碰并云水等过程而增大，最后融化成雨增加冷云降水，同时冰相粒子增加会释放更多的潜热，促进上升气流的发展，进一步增加降水。模拟区域中气溶胶对降水的影响存在着空间不一致性，主要由于冷暖云配置的不均匀性，暖云较厚的地方暖云降水受到的抑制明显，使地面降水减小，冷云厚度相对较厚时，冷云降水的增加大于暖云降水的抑制，使地面降水增加。同时由于在降水过程的不同阶段冷暖云的变化，气溶胶对降水的影响也存在着时间不一致性。对冬季个例设置了气溶胶浓度从小到大的多组敏感性试验，结果表明：气溶胶浓度较低时，随气溶胶浓度的增加，云水增加量显著，与之对应，冰相粒子含量也随之增大，同时使上升气流增强，冷云降水的明显增加使地面平均降水量增大；当气溶胶浓度较高时，随气溶胶浓度的增加，云水增加变缓，冰相粒子含量及垂直上升气流增速也放缓或不再增加，暖云降水的过度抑制使区域平均降水量有减少趋势。
【作者】石荣光；
【导师】刘奇俊；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，大气物理与大气环境，2014，硕士
【关键词】GRAPES模式；双参数微物理方案；气溶胶活化；

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