中国东部地区气溶胶对夏季降水影响的观测与模拟研究

发布时间：2017-12-25 17:07

本文关键词：中国东部地区气溶胶对夏季降水影响的观测与模拟研究　出处：《中国气象科学研究院》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：中国东部地区是人口稠密区,经济高度发达区,各种污染物高排放区,各种观测和模式模拟均表明该地区是一个气溶胶污染热点地区。同时,该地区在夏季受东亚夏季风影响,存在大范围的降水空间分布,尤其是近年来的强降水事件时有发生。气溶胶通过形成云凝结核或冰核参与云降水的形成,本论文主要通过选取该区域内两个大气污染典型区:珠三角和华北地区,通过观测和数值模式模拟的手段,在小时和日等两种不同尺度上研究气溶胶对降水的影响及可能机制。在珠三角地区,基于小时尺度(日变化)探究了气溶胶对(强)降雨和闪电的影响。运用2008~2012年共5年夏季(6~8月)高时空分辨率的PM10浓度、降水和闪电数据,首先探究了三者的日变化特征,结果显示三者的日变化特征较为一致。为了探究气溶胶对降雨的可能影响,将逐日PM10数据序列从小到大进行排列,划分清洁和污染的大气条件分别研究了夏季降雨和闪电的日变化特征。结果表明一天中的后半天内,污染状况下强降水和闪电比清洁状况下更为频发。此外,还研究了影响强降水的重要气象因素,即大气温度、垂直风速和风切变的日变化,其日变化特征在下午14时均呈现出对强降水的促进作用。为了定量探寻各个因子与强降雨的相关程度,对所有与小时强降水较为相关的因子进行标准化多元线性回归。结果显示:相比于其它因子,闪电和气溶胶与强降水最为相关,气溶胶对强降雨的促进作用不容忽略。同时,为了检验气溶胶对降水日变化影响的观测结果,运用高分辨率云解析模式(ARW)在不同的气溶胶浓度条件下进行了数值模拟,模式模拟的结果表明气溶胶可显著推迟降水峰值发生时刻,与观测结果较为一致,从而为气溶胶对强降雨日变化有重要影响这一论点提供了有力支撑。在华北地区,基于太行山区的3个站点及其上风向较为邻近的平原地区的4个城市站点,运用1966~2005年夏季(5~9月)的日平均能见度数据(表征气溶胶浓度)和小时降水数据,探究了来自平原城区的气溶胶对太行山区地形云降雨的影响作用。结果表明,山区弱降雨随能见度的降低而减少,而强降雨随能见度的降低而增多。地形浅云和中尺度层云产生的弱降雨均呈减少趋势。能见度、弱降水的一致变化趋势和地形因子Ro均受到气溶胶的影响。气象因素如大气可降水量,对流有效位能(CAPE)和垂直风切变对山区地形云降水的影响不大。为了验证由观测得出的关于气溶胶效应的假设,基于云模式(HUCM),并结合微物理过程分档(SBM)运用3.2版WRF模式进行了模拟。模式模拟结果证明,气溶胶通过间接效应使山区地形浅云和中尺度层云产生的弱降雨量和弱降雨频次减小,而山区上风向平原地带的弱降雨却出现相反的变化趋势。当模式中去掉地形的作用,污染增加时,弱降雨呈现出相反的变化趋势,这表明地形因素可能是造成此现象的一个重要因素。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X513;P426.6

【参考文献】