华北地区暖云云滴谱离散度与云滴数浓度相关性及形成机制研究

The relationship and parameterization between Cloud droplet spectral dispersion (ε)and cloud droplet number concentration (Ν)are very important for evaluating aerosol indirect climatic effect, and can evidently influence the assessment of the aerosol indirect climatic effect. At different aerosol pollution backgrounds, there are most uncertainties about the relationship and parameterization betweenε-Ν. Currently, the forming mechanism is complex, so the specific formation mechanism is not clear. In this project, aerosol number concentration and size distribution, cloud physics components will be analyzed by field measurements. The relationship of ε-Νcan be clarified. The parameterization of the relationship of ε-Ν can be established. The main factors influencing the relationship can be obtained. On the base of field measurements analysis, the effects of the main factors influencing the relationship betweenε-Νwill be investigated by bin cloud model . This project will help to reveal how aerosol pollution affect the relationship betweenε-N, what will be the special forming mechanisms, and have some scientific value for better assessment of aerosol indirect climatic effect , in the North China.

云滴谱离散度-云滴数浓度的相关性关系是量化气溶胶间接气候效应的重要参数化关系，对评估气溶胶间接气候效应影响很大。由于不同气溶胶污染背景，云滴谱离散度-云滴数浓度的相关性关系存在很大的不确定性，机制复杂,具体的形成机制还不清楚。为此，本申请项目以中国典型污染地区-华北地区为研究背景，开展气溶胶和暖云云物理特征的观测分析，获得暖云云滴谱离散度-云滴数浓度相关性关系，并建立二者参数化方案，明确影响该相关性的主要因子。在此基础上，利用动力框架完善的分档云模式，模拟研究气溶胶理化特征、动力因子等对云滴谱离散度-云滴数浓度相关性关系的影响规律，阐明二者相关性的形成机制。本项目的研究成果将有助于揭示大陆背景气溶胶污染对云滴谱离散度-云滴数浓度的相关性关系的形成机制，对于更好地评估中国区域大陆背景气溶胶的间接气候效应具有一定的科学价值。

云滴谱离散度（ε）-云滴数浓度（N）的相关性关系是量化气溶胶间接气候效应的重要参数化关系，对评估气溶胶间接气候效应影响很大。目前ε-N的相关性关系存在很大的不确定性，因此本项目对华北地区气溶胶和云微物理量进行观测分析，建立ε及其与N的参数化方案，并通过模拟研究获得影响暖云不同发展阶段ε及其与N的相关关系的具体机制。研究发现：（1）云中液态水含量（L）是影响ε和N相关性关系的重要影响因子。当云中L较小时，垂直上升速度(w)的增大导致ε和N间负相关性增强；碰并增长形成的ε-N的负相关随云中L的增加而增强，但会随碰并强度的增加而减弱；而凝结增长作用会造成两者的负相关关系随着L的增加而减弱，在低L时和高L时参数化方案分别为ε= 0.405-0.0012N和ε = 0.458-0.0011N。（2）降水性暖云的ε-N负相关关系的参数化方案:，高Na时该负相关关系会抑制云水-雨水的自动转化过程，促使地面累积降水量减少。（3）凝结增长阶段和碰并增长阶段的ε-N为负相关关系，该负相关关系随Na的增加而减弱；低Na时，碰并增长中的该负相关关系比凝结增长中的更为显著。凝结阶段的ε-N负相关关系不随高度变化；碰并增长阶段的低Na背景下ε-N负相关关系程度随高度的增加，而高Na时云滴尺度与N的负相关关关系的程度随高度增强导致ε-N负相关关系程度随高度的增加而减弱甚至转变为正相关关系。（4）边界层暖云发展阶段ε与N两者为负相关关系，而在减弱阶段则存为正相关关系。WSOC气溶胶he 不可溶核均能够增加边界层暖云的ε。（5）凝结阶段的上升速度限制区域内，低层的ε和N间的负相关关系强于中层；在气溶胶限制区域低层ε和N呈弱的负相关关系.(6)碰并增长阶段的低层ε和N存在负相关关系，高层在气溶胶限制区域ε和N存在正相关关系，在上升速度限制区域ε和N存在负相关关系。夹卷混合机制带来了离散度与云滴数浓度负相关关系。(7)增加湿位温增加率和耗散能偶促使云滴谱离散度减小。