我国典型地区气溶胶污染对云滴谱分布影响的数值模拟研究

气溶胶污染造成的云滴谱相对离散度变化对评估气溶胶第一间接气候效应影响很大。由于气溶胶对云滴谱相对离散度影响的机制复杂，目前其具体的影响机制还不清楚。为此，本申请项目以中国典型污染地区-华北地区为例，利用分档云模式和气溶胶、云物理观测资料，模拟华北地区气溶胶的物理化学特征和云的动力因子对云滴谱相对离散度的影响。通过大量的数值试验，得出云滴谱相对离散度随气溶胶数浓度、气溶胶谱形状、气溶胶化学组分以及云内上升速度变化的规律，给出它们之间的参数化关系。本项目的研究成果将有助于揭示大陆背景地区大气气溶胶污染对云滴谱离散度的影响机制，对更好地评估中国地区气溶胶的间接气候效应具有一定的科学参考价值。

利用华北地区观测得到大量气溶胶谱和化学组分资料，驱动分档云模式,开展气溶胶数浓度、谱型分布、化学组分、上升速度和水的质量调节系数对该地区暖云云滴谱离散度影响的研究工作。 .(1)华北地区气溶胶谱分布特征复杂. 气溶胶数浓度从6000变化至60000/cm3,变化范围非常大，数浓度高；化学成分不仅包含 可溶性的无机物还含有一定程度的有机物、不可溶性成分，气溶胶化学组成复杂，因此导致气溶胶对暖云微物理特征影响存在很大的不确定性，特别是在暖云形成阶段。.（2）华北污染背景下水质量调节系数对暖云形成初始阶段云滴谱离散度的影响模拟研究结果表明，在同一上升速度下，随着水质量调节系数的不断增大，云滴谱离散度逐渐变小；上升速度较大时，较小的水质量调节系数（小于0.1）能够对暖云形成的初始阶段的云滴谱离散度影响重要，而数值大于0.1时的水质量调节系数对云滴谱离散度的影响不明显。.（3）华北地区气溶胶数浓度、谱分布和上升速度对暖云云滴谱离散度的影响研究结果表明，低水质量调节系数使得云滴谱离散度在0.3-0.6之间变化,而高水质量调节系数造成云滴谱离散度为0.3-0.47, 该差异由云滴平均半径后者大于前者造成. 气溶胶数浓度低于10000/cm3时,产生的云滴谱离散度为高值区。气溶胶浓度较高、上升速度较小时，使得云滴谱离散度较小，且随着气溶胶数浓度的不断增加，云滴谱离散度的变化程度趋于缓慢；低水质量调节系数，气溶胶浓度高于40000/cm3时的云滴谱离散度随气溶胶数浓度的增加而减小，并趋于0.4；高水质量调节系数 气溶胶数浓度高于35000/cm3时，随气溶胶数浓度的增加，云滴谱离散度从0.5减小至0.3左右。不同水质量调节系数、不同气溶胶数浓度在不同的上升速度下暖云云滴谱离散度的分布特征较为复杂，难以实现预报的参数化关系。.（4）不同气溶胶化学组分对暖云云滴谱离散度的影响研究结果表明，在污染的大陆背景下气溶胶化学组分会影响暖云云滴谱离散度，观测得到的化学组分气溶胶产生的云滴谱离散度在较低高度主要体现了核壳结构减小云滴谱离散度的效用，而在较高的高度体现了可溶性有机碳气溶胶增加云滴谱离散度的作用。