云物理过程与水汽凝结物粒子尺度谱特征的观测研究

摘要

大气中水汽凝结物粒子尺度谱,是云和降水微物理的重要特征.也是近年来迅速发展的云和降水数值模式微物理过程参数化的基础.更是大气辐射、气候模式研究的重要课题.水汽凝结物粒子尺度谱,包含有丰富的云和降水形成、发展、衰亡阶段诸多云物理过程信息,科学解读这些信息不仅是完善、提高云和降水理论的一个重要方面,还为人工催化影响引起粒子尺度谱变化提供直接测量比对和催化理论依据(静力),更为云和降水数值模式单一尺度谱(如云粒子谱型因子αc=2,冰晶粒子αi=1,雨滴αr=0,雪花αs=0)微物理参数化方案提供改进途径和依据.本文通过国内外典型云和降水机载PMS测量结果收集分类、多种数值试验和比对,提出一种用数学表述诸多云物理过程的综合方法,由它得出的粒子尺度谱在似真性、精确性方面明显优于单一谱型因子分布,能反映出不同的云物理过程引起的粒子尺度谱分布参数变化,还获得了粒子尺度谱分布参数随高度(如之下、之中、之上…)规律性变化趋势,进而改善和提高了数值模式微物理过程参数化似真性和精确性,为终端结果(模式雨量、实测雨量)比对提供了合理的过程细节.本文结果初步应用,不仅在于云和降水数值模式参数化的改进和提高,更在于外场试验为适宜催化部位选择提供新的思路、判据和实例.