热带云砧卷云微观特征及其对环境变化的响应

摘要

本文利用最新国际试验ACTIVE和TWPICE(2005年11月至2006年2月)期间的飞机探测资料，结合雷达、卫星产品，对澳大利亚达尔文地区湿季热带云砧卷云的微观特征进行了个例和统计分析，并利用中国科学院大气物理研究所发展的三维强风暴模式对云砧卷云微物理演变过程、热带云砧对对流层低层气溶胶粒子数浓度增加的响应进行了探讨，主要得到如下结论： 1.数值模拟表明，云砧演变过程包括时间相对较短的快变阶段和相对较长的缓变阶段。个例分析表明，云砧缓变阶段初期，许多微物理量的水平横向差异十分明显。云砧中间部位相对于云边而言，冰相粒子数浓度和冰水含量较大(量级最大可达101cm-3和10-1g.m-3)，冰相粒子数浓度谱较宽，冰晶聚合体数目比例较大，单晶比例较小。云砧接近消散时，以上各量的横向分布趋向均匀。在进行低纬度气候模拟时，需要考虑到云砧中云微物理量的水平差异性。 2.对15个云砧个例(阶段：缓变阶段；高度：9.7～14.9km；温度：-70.4～-30.0℃)的微物理量统计分析表明，冰水含量的典型量级为10-2g.m-3，CIP(>100μm)、CPI(>5μm)、CAS(0.54-50μm)数浓度的典型量级分别为101、102、103L-1。多数个例的冰相粒子数浓度平均谱都是双峰型，峰值直径分别在10μm和300μm附近。 3.对云砧中冰水含量概率分布随温度(或高度)的变化，进行了不同观测试验(ACTIVE/TWPICE与CEPEX)结果之间的对比，以及澳大利亚达尔文地区湿季不同时期(夏季风建立期与夏季风盛行期)之间的对比，发现对流强度影响云砧中冰水含量垂直分布的观测事实，即对流强度越大，其顶部云砧伸展高度越高，上部的IWC就越大。 4.就本文所模拟的个例而言，对流云中的异质核化为冰晶形成的最主要方式，其次为均质核化，并且当云凝结核数浓度增加时，爆发性增长阶段的垂直速度减

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义和选题依据

1.2国内外研究进展

1.3研究内容和研究目标

参考文献

第二章资料与方法

2.1试验区域

2.2观测时期的划分

2.3设备和资料

2.4总体特征量的推算方法

参考文献

第三章热带云砧卷云微观特征个例分析

3.1引言

3.2观测情况

3.3空间微结构

3.4云砧演变过程

3.5结论与讨论

参考文献

第四章热带云砧卷云微物理量统计分析

4.1引言

4.2试验期间云砧卷云的总特征

4.3不同温度下的IWC(冰水含量)

4.4不同时期的IWC(冰水含量)

4.5结论与讨论

参考文献

第五章热带云砧卷云数值模拟

5.1引言

5.2模式及修改

5.3控制试验

5.4云砧微物理演变过程的数值模拟

5.5小结

参考文献

第六章云凝结核数浓度对热带云砧微观特征影响的数值试验

6.1引言

6.2模式对气溶胶作用的处理

6.3试验方案及结果

6.4原因分析

6.5小结

参考文献

第七章结论与展望

7.1主要结论

7.2主要创新点

7.3本文的特色

7.4尚待解决的问题

参考文献

致谢