氣溶膠對暖云影響的數(shù)值模擬

【摘要】：在中國氣象科學研究院云模式的基礎(chǔ)上,增加了氣溶膠、云凝結(jié)核和云滴數(shù)濃度的預報量和微物理過程,改進了該模式的暖云物理方案。 利用改進后的模式,研究了不同初始濃度和譜分布特征的氣溶膠粒子對暖云的影響,以及大核( r 1.0μm)對暖云降水可能造成的影響,并對比分析了海洋性和大陸性兩種背景條件下的氣溶膠對暖云形成發(fā)展帶來的差異及其原因。文中還結(jié)合兩次北京地區(qū)飛機觀測的氣溶膠資料,通過對比分析和數(shù)值試驗,研究了北京地區(qū)不同氣溶膠狀況對云凝結(jié)核(CCN)、云滴濃度和含水量等微物理特征的影響。本論文的主要結(jié)論有: (1)海洋性氣溶膠與大陸性氣溶膠對CCN、云滴濃度和云中含水量的影響存在顯著差別。大陸性云的CCN濃度要遠多于海洋性云的CCN濃度。在地面0.5km處,過飽和度為1%的情況下,海洋性云的CCN濃度一般約為1.0×102個/cm3,同樣過飽和度下,大陸性云的CCN的濃度約為1.0×103/cm3。則相應的大陸性云的云滴濃度也較海洋性云多,因此大陸性云的云滴尺度要小于海洋性云的云滴尺度?？傮w上說,海洋性氣溶膠譜分布在一定程度上較大陸性氣溶膠氣溶膠譜分布有利于降水的形成。 (2)不同的大陸性氣溶膠總濃度和譜分布特征對暖云的影響也有顯著差異。氣溶膠總濃度和譜分布特征明顯影響著云凝結(jié)核濃度。當半徑大于0.1μm氣溶膠濃度增加時,將會增加云凝結(jié)核和云滴的濃度。但是如果增加的是半徑小于0.1μm的氣溶膠粒子,則對云凝結(jié)核和云滴濃度不會造成明顯的影響。這主要是因為半徑小于0.1μm的氣溶膠粒子基本不會核化形成云凝結(jié)核?？傮w上氣溶膠濃度和譜分布特征對云水含量的影響比較小。不同氣溶膠濃度和譜分布特征的實況個例模擬和敏感性試驗也進一步說明,增加0. 1μm r1.0μm的氣溶膠粒子的濃度,由于將顯著增加CCN和云滴濃度,不利于云滴譜的拓寬和云中碰并過程的發(fā)生,進而在一定程度上會抑制降水的形成過程。 (3)在云的發(fā)展初期,半徑大于1.0μm的氣溶膠濃度有利于大云滴的生成和云中碰并過程的發(fā)生,因而云發(fā)展初期增加半徑大于1.0μm的氣溶膠濃度,會促進降水的產(chǎn)生。但是在云的發(fā)展后期,這類氣溶膠對降水的發(fā)展沒有明顯的影響。 【關(guān)鍵詞】：氣溶膠 云凝結(jié)核 暖云 云模式
【學位授予單位】：中國氣象科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：P426.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSRRACT5-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 氣溶膠對云物理過程的影響7-9
• 1.2 大氣凝結(jié)增長過程9
• 1.3 氣溶膠核化過程的參數(shù)化方案9-13
• 1.3.1 體積水方案9-12
• 1.3.2 分檔方案12-13
• 1.4 結(jié)語13-14
• 1.5 本文的主要工作14-15
• 1.5.1 本論文的主要研究目的和意義14
• 1.5.2 本論文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第二章 模式介紹15-22
• 2.1 模式基本預報方程15-16
• 2.2 云物理過程參數(shù)化方程16-18
• 2.3 氣溶膠物理過程的參數(shù)化方案18-20
• 2.3.1 氣溶膠的核化18-19
• 2.3.2 云凝結(jié)核的核化19-20
• 2.4 模式的初始條件20-22
• 2.4.1 氣溶膠初始條件20-21
• 2.4.2 初始擾動21-22
• 第三章 模擬結(jié)果和數(shù)值試驗22-42
• 3.1 模式分辨率對氣溶膠核化過程的影響22-23
• 3.2 氣溶膠化學性質(zhì)對核化過程的影響23-25
• 3.3 不同背景氣溶膠對暖云影響的數(shù)值模擬25-29
• 3.3.1 初始條件25-26
• 3.3.2 模擬的海洋性云的微物理特征26-27
• 3.3.3 模擬的大陸性云的微物理特征27-28
• 3.3.4 不同背景氣溶膠的影響28-29
• 3.3.5 小結(jié)29
• 3.4 不同濃度氣溶膠對暖云的影響29-34
• 3.4.1 實況介紹29-30
• 3.4.2 氣溶膠對暖云微物理結(jié)構(gòu)的影響30-32
• 3.4.3 氣溶膠對云中粒子譜分布的影響32-33
• 3.4.4 小結(jié)33-34
• 3.5 敏感性試驗34-40
• 3.5.1 初始條件34-35
• 3.5.2 模擬的云的微物理特征35-37
• 3.5.3 氣溶膠對云微物理過程影響的分析37-39
• 3.5.4 小結(jié)和討論39-40
• 3.6 半徑較大的氣溶膠對暖云的影響40-42
• 第四章 總結(jié)和討論42-44
• 4.1 主要研究結(jié)論42-43
• 4.2 存在的問題和研究展望43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻45-51
• 附圖51-81
• 個人簡介81

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