对流云对大气气溶胶变化响应的数值模拟

摘要

大气气溶胶可通过对太阳辐射的吸收和散射直接影响地气系统的辐射平衡，也可作为云凝结核和冰核改变云和降水的发展和全球分布。为了更好地理解气溶胶和云的相互作用，以及气溶胶效应随环境湿度的变化，本文采用二维分档云模式，讨论了不同大气湿环境下，不同背景气溶胶浓度对云的宏微观特征及降水发展可能造成的影响。
　　 首先，利用二维面对称分档云模式研究了气溶胶颗粒物浓度和尺度谱分布对混合相对流云微物理过程和降水的影响，结果表明，在初始热力和动力条件相同的情况下，相对清洁的海洋性云在发展和成熟阶段能更有效地产生雨滴、冰晶和霰粒，形成更强的雷达反射率。随着气溶胶浓度增加，比如在本文模拟的污染大陆性云中，气溶胶粒子数浓度的增加限制云滴增长，不利于降水粒子的形成。
　　 其次，在不同水汽含量的空气中，气溶胶对云发展和降水的影响可能存在明显的不同。本文讨论了气溶胶效应随环境相对湿度的变化。模拟结果发现，环境相对湿度对气溶胶效应有显著影响，即当地面相对湿度从50％增大到70％时，所模拟的云从浅对流泡发展为深对流云；气溶胶对云微物理特性和降水的影响在相对干的条件下较小，但在湿空气中表现非常显著，这与前人结果一致。研究发现，随着相对湿度的增加，冰相粒子出现的时间提前，增长加快，云砧范围扩大，但相对来说，降水起始时间对相对湿度的变化比气溶胶更敏感。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究概况

1.2.1气溶胶和云的相互作用

1.2.2环境相对湿度的影响

1.3研究内容

第二章模式描述

2.1运动学过程

2.2微物理过程

2.2.1云滴的活化

2.2.2冰晶的核化

2.2.3浸润冻结过程

2.2.4其它微物理过程

2.3模式初始化

2.3.1初始热力学条件

2.3.2气溶胶的初始化

第三章混合相对流云对大气气溶胶变化响应的数值模拟

第四章不同环境相对湿度下云和降水对气溶胶变化的响应

4.1数值模拟方案

4.2模拟结果

4.2.1云发展受环境相对湿度的影响

4.2.2云中水成物谱分布的变化

4.2.3气溶胶效应随环境相对湿度的变化

4.3主要结论

第五章本文总结

5.1主要结论

5.2创新点

5.3研究展望

参考文献

参加科研项目、学术活动及发表或待发表论文

致谢

附图