珠三角城市环境对对流降水影响的模拟研究

摘要

越来越多证据表明城市化发展可影响到城市及周边天气。针对一次发生在广州市及邻近地区的对流风暴过程，文章模拟研究了城市环境包括城市地表性质变化和城市气溶胶增多引起云粒子浓度增大等现象对对流降水发展的影响问题。模拟试验采用具有2 km 分辨率的中尺度气象模式WRF 及其耦合的单层城市冠层模式，以及新版的Thompson 云微物理方案进行。研究结果表明：相对于云粒子浓度增大的影响来说，城市地表在对流降水形成发展过程中起到更主要作用。城市地表的影响可形成热岛和干岛效应，造成城市边界层高度升高，引起局地环流改变形成有利于对流发展的辐合流场，结果导致局地不稳定能量增大并引发对流发展。对流发展起来后，对流及降水强度对云粒子浓度的变化有敏感性。高云粒子浓度（污染大气）背景中，对流云中可形成更多的液态水及过冷却云水，并可通过相应的由于潜热释放增多引起的强上升运动而被传送到较高层次，致使冻结过程以及液态水和冰相物质之间的碰撞合并作用得以增强，最终导致降水增多。另外研究还发现，云粒子浓度增大引起水凝物在垂直方向分布的变化可能也影响到了城市区的雷电活动。