地理研究 ›› 2016, Vol. 35 ›› Issue (10): 1912-1924.doi: 10.11821/dlyj201610010
收稿日期:
2016-04-10
修回日期:
2016-06-24
出版日期:
2016-10-26
发布日期:
2016-10-26
作者简介:
作者简介:师宇(1993- ),女,山西大同人,博士研究生,主要从事云物理和人工影响天气研究。E-mail:
基金资助:
Yu SHI1,2,3(), Xiaofeng LOU1,2(
), Guanghe WANG1,2
Received:
2016-04-10
Revised:
2016-06-24
Online:
2016-10-26
Published:
2016-10-26
摘要:
利用中尺度气象模式WRF中一个含有云凝结核CCN活化过程的双参数云微物理方案(NSSL 2-mom+ccn),研究不同气溶胶导致的初始CCN浓度对云物理和降水过程的影响。完整地模拟了北京市2015年7月16-17日一次典型的从小雨到暴雨连续降水过程,包括降水主要集中的时间段,雨带的西北—东南走向,降水初期普降小雨、后期转变为中到大雨甚至局部地区出现暴雨,24小时最大累积降水量可以达到65 mm,模拟结果与实测符合较好。模拟得到的区域平均累积降水量随着气溶胶的增加而减少,与其他研究根据地面降水与能见度资料统计分析的结论相一致。比较详细地给出了气溶胶对云的微物理结构、水成物时空分布以及微物理过程的转化率的影响。
师宇, 楼小凤, 王广河. 气溶胶对北京地区云和降水影响的模拟研究[J]. 地理研究, 2016, 35(10): 1912-1924.
Yu SHI, Xiaofeng LOU, Guanghe WANG. Numerical simulation of the effect of aerosol on cloud and precipitation in Beijing[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2016, 35(10): 1912-1924.
表2
雨滴的主要源汇项及微物理过程转化率(10-3g?kg-1?s-1)"
雨滴的主要源项 | 物理意义 | 16日12时微物理过程转化率最大值 | 17日05时微物理过程转化率最大值 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
正常 | 中度污染 | 重度污染 | 正常 | 中度污染 | 重度污染 | |||
(1500) | (5000) | (8000) | (1500) | (5000) | (8000) | |||
qracw | 雨滴碰并云滴 | 0.065 | 0.064 | 0.054 | 0.163 | 0.115 | 0.036 | |
qraci | 雨滴收集冰晶粒子 | 8.23×10-4 | 7.06×10-4 | 2.97×10-4 | 1.48×10-3 | 3.3×10-4 | 4.15×10-5 | |
qrcnw | 云雨的自动转化 | 2.83×10-3 | 1.398×10-3 | 2.86×10-3 | 2.75×10-2 | 1.61×10-2 | 9.23×10-3 | |
qhmlr | 霰的融化 | 0.186 | 0.24 | 0.24 | 0.114 | 0.152 | 0.067 | |
qsmlr | 雪的融化 | 0.113 | 0.109 | 0.10 | 0.061 | 0.055 | 0.034 |
表3
霰的源项及微物理过程转化率(10-3g?kg-1?s-1)"
霰的主要源项 | 物理意义 | 16日12时微物理过程转化率最大值 | 17日05时微物理过程转化率最大值 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
正常 | 中度污染 | 重度污染 | 正常 | 中度污染 | 重度污染 | |||
(1500) | (5000) | (8000) | (1500) | (5000) | (8000) | |||
qhaci | 霰收集冰晶 | 2.106×10-3 | 1.509×10-3 | 1.19×10-3 | 2.89×10-4 | 7.643×10-4 | 2.652×10-4 | |
qhcni | 冰晶向霰的转化 | 1.526×10-3 | 9.386×10-4 | 6.799×10-4 | 4.695×10-5 | 1.296×10-4 | 7.452×10-5 | |
qhcns | 雪向霰的转化 | 3.376×10-2 | 4.986×10-2 | 5.4×10-2 | 1.282×10-2 | 1.428×10-2 | 1.038×10-2 | |
qhacs | 霰碰并雪 | 6.102×10-2 | 6.401×10-2 | 6.246×10-2 | 2.681×10-2 | 3.524×10-2 | 1.297×10-2 | |
qhacw | 霰碰并过冷云滴 | 0.107 | 0.146 | 0.144 | 0.062 | 0.129 | 0.06 | |
qhacr | 霰碰并过冷雨滴 | 0.023 | 0.015 | 0.017 | 0.057 | 0.031 | 0.065 | |
qhdpv | 霰的凝华增长 | 5.669×10-3 | 6.762×10-3 | 7.119×10-3 | 3.082×10-3 | 4.644×10-3 | 1.925×10-3 | |
qrfrz | 雨滴的冻结 | 1.014×10-7 | 5.339×10-8 | 3.879×10-8 | 2.626×10-4 | 1.206×10-5 | 2.921×10-10 |
[1] |
Ramanathan V, Crutzen P J, Kiehl J T, et al.Aerosols, climate, and the hydrological cycle. Science, 2001, 294(5549):2119-2124.
doi: 10.1126/science.1064034 pmid: 174893265202520318 |
[2] | 范泽孟, 岳天祥, 陈传法, 等. 中国降水未来情景的降尺度模拟. 地理研究, 2012, 31(12): 2283-2291. |
[Fan Zemeng, Yue Tianxiang, Chen Chuanfa, et al.Downscaling simulation for the scenarios of precipitation in China. Geographical Research, 2012, 31(12): 2283-2291.] | |
[3] |
孔钦钦, 葛全胜, 席建超, 等. 中国重点旅游城市气候舒适度及其变化趋势. 地理研究, 2015, 34(12): 2238-2246.
doi: 10.11821/dlyj201512003 |
[Kong Qinqin, Ge Quansheng, Xi Jianchao, et al.Thermal comfort and its trend in key tourism cities of China. Geographical Research, 2015, 34(12): 2238-2246.]
doi: 10.11821/dlyj201512003 |
|
[4] |
洪延超, 雷恒池. 云降水物理和人工影响天气研究进展和思考. 气候与环境研究, 2012, 17(6): 951-967.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.06.32 |
[Hong Yanchao, Lei Hengchi.Research advance and thinking of the cloud precipitation physics and weather modification. Climatic and Environmental Research, 2012, 17(6): 951-967.]
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.06.32 |
|
[5] |
杨慧玲, 肖辉, 洪延超. 气溶胶对云宏微观特性和降水影响的研究. 气候与环境研究, 2011, 16(4): 525-542.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.04.13 |
[Yang Huiling, Xiao Hui, Hong Yanchao.Progress in impacts of aerosol on cloud properties and precipitation. Climatic and Environmental Research, 2011, 16(4): 525-542.]
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.04.13 |
|
[6] | Kai Sun, Hongnian Liu, Aijun Ding, et al.WRF-Chem simulation of a severe haze episode in the Yangtze River Delta. China.Aerosol and Air Quality Research. doi: 10.4209/aaqr.2015.04.0248, 2016. |
[7] |
朱格利, 林万涛, 曹艳华. 用 WRF模式中不同云微物理参数化方案对华南一次暴雨过程的数值模拟和性能分析. 大气科学, 2014, 38(3): 513-523.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2013.13202 |
[Zhu Geli, Lin Wantao, Cao Yanhua.Numerical simulation of a rainstorm event over South China by using various cloud microphysics parameterization schemes in WRF model and its performance analysis. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2014, 38(3): 513-523.]
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2013.13202 |
|
[8] |
张兰, 张宇飞, 林文实, 等. 空气污染对珠江三角洲一次大暴雨影响的数值模拟. 热带气象学报, 2015, 31(2): 264-272.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2015.02.013 |
[Zhang Lan, Zhang Yufei, Lin Wenshi, et al.Numerical simulation of air pollution impact on heavy rainfall over the Pearl River Delta. Journal of Tropical Meteorology, 2015, 31(2): 274-272.]
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2015.02.013 |
|
[9] |
王坤, 张飞民, 孙超, 等. WRF-WSM3微物理方案在青藏高原地区暴雪模拟中的改进及试验. 大气科学, 2014, 38(1):101-109.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2013.12170 |
[Wang Kun, Zhang Feimin, Sun Chao, et al.Development and validation of WRF-WSM3 scheme in simulation of snowstorm in the Tibetan Plateau. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2014, 38(1): 101-109.]
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2013.12170 |
|
[10] | 何宏让, 魏绍远, 黄云贵. 初始云滴浓度(CCN)对对流性降水作用的数值试验. 气象科学, 1998, 18(1): 10-19. |
[He Hongrang, Wei Shaoyuan, HuangYungui. The numerical test of initial cloud droplet concentration (CCN) effect on convectional precipitation. Scientia Meteorologica Sinica, 1998, 18(1): 10-19.] | |
[11] | Pruppacher H R, Klett J D, Wang P K.Microphysics of clouds and precipitation. Aerosol Science and Technology, 1998, 28(4): 381-382. |
[12] | 岳治国, 刘晓东, 梁谷. 气溶胶对北京地区不同类型云降水影响的数值模拟. 高原气象, 2011, 30(5): 1356-1367. |
[Yue Zhiguo, Liu Xiaodong, Liang Gu.Numerical simulation of influence of aerosols on different cloud precipitation types in Beijing area. Plateau Meteorology, 2011, 30(5): 1356-1367.] | |
[13] |
Meyers M P, DeMott P J, Cottion W R. New primary ice-nucleation parameterizations in an explicit cloud model. Journal of Applied Meteorology, 1992, 31(7): 708-721.
doi: 10.1175/1520-0450(1992)0312.0.CO;2 |
[14] |
Ziegler C L.Retrival of thermal and microphysical variables in observed convective storms. Part I: Model development and preliminary testing. Journal of the Atmospheric Sciences, 1985, 42(11): 1487-1509.
doi: 10.1175/1520-0469(1985)0422.0.CO;2 |
[15] |
Edward R M, Ziegler C L.Simulated electrification of a small thunderstorm with two-moment bulk microphysics. American Meteorological Society, 2010, 67(1): 171.
doi: 10.1175/2009JAS2965.1 |
[16] | 段婧, 毛节泰. 华北地区气溶胶对区域降水的影响. 科学通报, 2008, 53(23): 2947-2955. |
[Duan Jin, Mao Jietai.The influence of aerosol of regional precipitation in North China. Chinese Science Bulletin, 2008, 53(23): 2947-2955.] | |
[17] | 顾震潮. 云雾降水物理基础. 北京: 科学出版社, 1980. |
[Gu Zhenchao.Cloud and Precipitation Physics. Beijing: Science Press, 1980.] | |
[18] |
肖辉, 银燕. 污染气溶胶对山西一次降水过程影响的数值模拟. 大气科学, 2011, 35(2): 235-246.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.02.04 |
[Xiao Hui, Yin Yan.A numerical study of polluted aerosol effects on precipitation in Shanxi province. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2011, 35(2): 235-246.]
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.02.04 |
|
[19] |
Lim K S, Hong S, Yum S S, et al.Aerosol effects on the development of a supercell storm in a double-moment bulk-cloud microphysics scheme. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2011, 116(D2): 3-25.
doi: 10.1029/2010JD014128 |
[1] | 杨振山, 苏锦华, 杨航, 赵永宏. 基于多源数据的城市功能区精细化研究——以北京为例[J]. 地理研究, 2021, 40(2): 477-494. |
[2] | 杨成凤, 韩会然, 宋金平. 非首都功能疏解背景下批发市场商户的搬迁意愿及区位再选择因素——以北京市动物园服装批发市场为例[J]. 地理研究, 2020, 39(8): 1755-1768. |
[3] | 党艺, 余建辉, 张文忠. 环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究——以大型垃圾处理设施为例[J]. 地理研究, 2020, 39(8): 1769-1781. |
[4] | 彭海英, 史正涛, 童绍玉. 西双版纳地区雾的气候学特征及其影响因素[J]. 地理研究, 2020, 39(8): 1907-1919. |
[5] | 湛东升, 张文忠, 张娟锋, 李佳洺, 谌丽, 党云晓. 北京市公共服务设施集聚中心识别分析[J]. 地理研究, 2020, 39(3): 554-569. |
[6] | 焦毅蒙, 赵娜, 岳天祥, 邓佳音. 城市化对北京市极端气候的影响研究[J]. 地理研究, 2020, 39(2): 461-472. |
[7] | 毛明策, 蔡新玲, 高茂盛. 基于植被分区的秦岭年降水分区验证及其年际变化[J]. 地理研究, 2020, 39(12): 2833-2841. |
[8] | 车存伟, 张明军, 王圣杰, 杜勤勤, 马转转, 孟鸿飞, 瞿德业. 基于氢氧稳定同位素的兰州市南北两山土壤蒸发时空变化及影响因素研究[J]. 地理研究, 2020, 39(11): 2537-2551. |
[9] | 邓海军, 郭斌, 曹永强, 陈忠升, 张余庆, 陈兴伟, 高路, 陈莹, 刘梅冰. 1961—2016年中国昼夜降水变化的时空格局[J]. 地理研究, 2020, 39(10): 2415-2426. |
[10] | 李双双, 孔锋, 韩鹭, 延军平, 汪成博, 武亚群. 陕北黄土高原区极端降水时空变化特征及其影响因素[J]. 地理研究, 2020, 39(1): 140-151. |
[11] | 黄姣, 马冰滢, 李双成. 农业多功能性与都市区土地利用管理——框架和案例分析[J]. 地理研究, 2019, 38(7): 1791-1806. |
[12] | 孙艺杰, 刘宪锋, 任志远, 李双双. 1960—2016年黄土高原多尺度干旱特征及影响因素[J]. 地理研究, 2019, 38(7): 1820-1832. |
[13] | 唐晓峰. 北京传统城市空间治理:遗产与挑战[J]. 地理研究, 2019, 38(6): 1290-1298. |
[14] | 郭向阳, 穆学青, 明庆忠, 丁正山, 胡美娟. 旅游地快速交通优势度与旅游流强度的空间耦合分析[J]. 地理研究, 2019, 38(5): 1119-1135. |
[15] | 朱莎, 姜珊, 陶犁. 外围赌注和社区居民旅游承诺行为影响机制——以京郊市级民俗户为例[J]. 地理研究, 2019, 38(5): 1208-1221. |
|