氣溶膠對暖雲降水的影響及其對氣候的第二間接效應

《氣溶膠對暖雲降水的影響及其對氣候的第二間接效應》是依託北京大學，由薛惠文擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：氣溶膠對暖雲降水的影響及其對氣候的第二間接效應
• 項目負責人：薛惠文
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

本項目研究氣溶膠對暖雲降水的影響及其對氣候的第二間接效應。氣溶膠做為雲的凝結核，通過影響雲的形成而間接地影響氣候。由於氣溶膠的間接氣候效應涉及了複雜的微物理-動力-輻射過程的相互作用，目前對它的估計具有很大的不確定性。本項目採用先進的雲分辨模式- - 大渦模擬模式與包含詳細微物理過程的雲滴分檔模式耦合，不僅可以分辨雲的動力結構，還可以詳細模擬雲滴核化，凝結增長，重力沉降及碰並，模擬微物理過程與動力過程的反饋。本項目將具體研究氣溶膠如何影響降水；降水如何改變雲的動力過程，進而又影響雲的進一步發展。本項目還將研究在不同水汽條件下，氣溶膠對雲及降水的影響有什麼不同；將大尺度水汽效應和氣溶膠效應分離，研究水汽和氣溶膠對雲和降水影響的相對重要性。本項目的結果可以幫助我們進一步理解氣溶膠-雲-降水-動力-輻射過程相互作用的物理機制，為改進氣候模式中的參數化方案提供依據，更好地模擬氣溶膠的間接氣候效應。

結題摘要

本項目研究氣溶膠對暖雲降水的影響及其對氣候的第二間接效應。氣溶膠做為雲的凝結核，通過影響雲的形成而間接地影響氣候。其中第一間接效應主要指氣溶膠對雲的反照率的影響，而第二間接效應主要指氣溶膠對降水的影響以及由此對雲的宏微觀特徵的影響。由於氣溶膠的間接氣候效應涉及了複雜的微物理-動力-輻射過程的相互作用，目前對它的估計具有很大的不確定性。本項目採用先進的雲分辨模式--大渦模擬模式與包含詳細微物理過程的雲滴分檔模式耦合，不僅可以分辨雲的動力結構，還可以詳細模擬雲滴核化，凝結增長，重力沉降及碰並，模擬微物理過程與動力過程的反饋。本項目具體研究氣溶膠如何影響雲和降水；降水如何改變雲的動力過程及後續的雲的發展及微物理過程。研究結果表明，有降水和無降水時雲中的三維結構有很大不同；降水對水汽場的分布及下一時刻雲的發展也有很大影響。本項目還重點研究了氣溶膠作為雲凝結核的能力以及對雲的影響。結果表明，對於相同的氣溶膠，採用不同計算方法預測的雲凝結核濃度有很大差別。另外，本項目還發現積雲對污染物的垂直輸送，包括把近地面的污染物向上輸送和把邊界層頂的污染物向下輸送，都起著重要作用。當氣溶膠被雲垂直輸送之後，又會反過來影響雲的發展及降水。本項目還發現，有降水時積雲的發展及邊界層的發展會受到限制，這是因為降水使得雲頂液態水減少，則雲頂的夾卷混合過程變弱，邊界層不易向上抬升。最後，本項目發現氣溶膠及雲的微物理特性對降水的參數化非常重要。本項目的結果可以幫助我們進一步理解氣溶膠-雲-降水-動力-輻射過程相互作用的物理機制，為改進氣候模式中雲和降水的參數化方案提供依據，更好地模擬氣溶膠的間接氣候效應。