不同气候背景条件下气溶胶对云雾滴谱特征影响机制的观测研究

The cloud or fog droplets spectrums are significantly different in different climate conditions and cloud or fog types. Aerosol is an important impact factor on the cloud or fog droplets spectrum. Based on the historical data of aerosol and cloud or fog from the aircraft and ground measurement in different climate conditions in China, combined with the aerosol-cloud (fog) observation plan by the aircraft and on the ground, the relationship between cloud droplets spectrum characteristics (including number concentration, effective radius, the relative dispersion of cloud droplet size distribution (ε) and liquid water contents e.g.) are analyzed. The parameter “ε” is a particular concern. Through these different relationships, the role of microphysical process including condensation, nucleation or entrainment on cloud (fog) will be investigated closely in these different climate conditions in China. To compare these relationships above mentioned, their differences will be found out and the parameterization schemes will be summarized in these different conditions. Combined with aerosol observation data, the influence of aerosol on the characteristics of cloud or fog droplets spectrum will be researched. This program will be contributed to reveal about the cloud (fog) microphysical process and provide the local parameterization schemes on numerical simulation of cloud and precipitation. It will also play an active affection on aerosol climate effect assessment.

不同气候条件、云雾类型，云、雾的滴谱参数有着显著差异，气溶胶又是影响滴谱差异的一个重要因素。利用外场试验已经取得的不同气候条件下气溶胶及云、雾滴谱特征参数及相关气象要素的观测资料，结合本项目计划进行的地面气溶胶-云雾观测和飞机气溶胶-云探测，总结包括我国高原、山地和平原不同气候条件下：1）云雾滴谱各特征参量间相互关系，特别是得到云雾滴数浓度与滴尺度、滴谱离散度及液态含水量的参数化关系，据此研究云微物理过程（凝结、核化或夹卷等）在这些云、雾形成中的作用；2）通过对比分析，研究云雾滴谱参数化方案在不同气候条件、云雾类型中的差异性问题及相关的参数化解决方案；3）结合气溶胶观测，深入研究我国不同气候条件下，气溶胶对云雾滴谱参数特征的影响程度。这项研究有助于深入理解和揭示云滴生成和发展的微物理过程，并为模式的改进提供我国本地的参数化方案，同时对气溶胶气候效应的准确评估也起到重要的推动作用。

利用外场试验已经取得的不同气候条件下气溶胶及云、雾滴谱特征参数及相关气象要素的观测资料，结合本项目组织完成的地面气溶胶-云雾观测和飞机气溶胶-云探测，得到了包含我国典型山地（庐山）、平原（华北）、高原（青藏高原）和东南沿海（珠三角和安徽寿县）四类不同气候背景区域范围，包括气溶胶和云雾滴谱特征、气溶胶相关的云参数化方案和气溶胶对云滴谱影响的研究成果。主要成果如下：.1）完成了多个以不同研究任务为目标、有设计的地面及飞机外场试验，获取了一批有研究价值的我国不同典型地区气溶胶-云雾观测资料。在我国首次尝试利用索道开展连续观测，结果表明其可作为推荐原位观测平台，用于研究云降水要素连续剖面。为开展云内外降水微物理特征和机理研究提出一种可利用的新观测方式，有重要应用价值和现实意义。.2）研究内容：①建立山地气溶胶垂直分布特征日变化成因概念模型；与平原相比，山地、高原气溶胶浓度偏小；东南沿海地处海洋、陆地交界，不同天气系统输送带来不同气溶胶类型，对局地气溶胶分布作用大。②拟合山地、平原及东南沿海CCN活化谱，谱参数k山地最低，平原最高，东南沿海数值高且变化范围大；华北2017年IN浓度低于上世纪90年代观测结果，但仍比1963年高。③庐山云雾滴谱较宽，呈显著双峰，峰值粒径浓度10１量级；华北平原雾滴谱偏窄，双峰不显著，峰值向小粒子方向偏移，表明平原有更小的雾滴尺度和数浓度；积云上部观测云滴谱双峰不显著，峰值粒径浓度102量级，高于地面雾滴谱观测1个数据量级。④在多地拟合气溶胶活化效率谱（CCN/CN）；庐山气溶胶活化效率随过饱和度变化不大，东南沿海变化较大；平均来看，东南沿海气溶胶活化效率高于庐山；建立了北京春季冰核粒子浓度与大于0.5um的气溶胶粒子浓度、温度的参数化公式。本项目加深了对气溶胶-云降水过程的理解，为模式中云降水物理过程的改进提供重要的本地观测参数化依据。