气溶胶浓度对一次弱降水影响的数值试验

摘要

气溶胶是大气中一种重要的微量成分,它是许多大气化学过程的媒介或终端产物.一方面,它可以通过吸收和散射太阳辐射而直接影响地气系统的辐射平衡,即直接辐射气候效应;另一方面,气溶胶粒子又可以作为云的凝结核影响云的光学特性、云量以及云的寿命,产生间接效应.一些观测研究表明,气溶胶能够减少薄云和暖云的降水,也有研究显示,气溶胶增加了发展旺盛对流云的降水.可见,气溶胶对降水的影响还存在很大的不确定性.华北地区城市面积及人口增长迅速、工业发达,导致该地区的气溶胶排放逐年快速增加.段婧和毛节泰利用长期的地面降水和能见度资料的分析发现,华北地区人为气溶胶可造成区域夏季降水量减少.王喜全等人认为随着城市规模的扩大,加速了云下降水物的蒸发过程,使北京冬季城区及南部地区的降水相对减少.通过长期时间序列的资料统计分析,Qian等人认为这些高浓度的污染物减少了华北地区小雨发生次数,但对高气溶胶浓度如何影响北京地区某次具体的降水过程缺乏详细的分析.为了进一步了解气溶胶对云和降水的影响,本文将利用耦合Morrison双参数显式云方案的WRF模式,模拟研究气溶胶浓度改变对北京地区2009年5月14日至15日微量降水的影响.利用耦合Morrison双参数显式云方案的WRF模式,在气溶胶浓度低、高和极高(云滴浓度分别取250、2200和10000cm-3)三种背景下,对北京地区一次弱降水过程进行了数值试验研究.结果表明,气溶胶的增加对北京地区云降水有多方面的影响:(1)在高和极高气溶胶浓度环境下,微量降水过程24h累计降水量减少了2.5%和0%;(2)气溶胶浓度增加导致中雨和微量降水过程提早结束;(3)随着气溶胶浓度增加,微量降水在北京西部减少、北京东部增加.