浅积云云滴谱相对谱宽研究

【作者】 王晓峰； 薛惠文； 房文； 郑国光；

【机构】 北京大学物理学院大气与海洋科学系； 中国气象局；

【摘要】 利用大气环流模式估计气溶胶间接气候效应的时候,需要对云内的微物理过程及其它一些过程进行参数化处理,云滴有效半径就是其中一个非常重要的参数;而云滴谱相对谱宽是云滴有效半径参数化表达式中的重要因子。本研究利用三维大涡模拟模式考察了不同气溶胶混合比(25·mg‐1(干净个例)、100·mg‐1(中度个例)、2000·mg‐1(污染个例))条件下的浅积云云滴谱相对谱宽。结果发现,随着气溶胶混合比增加,云滴的平均半径、半径的标准差、相对谱宽逐渐减小。在这三种气溶胶条件下,云滴平均半径和半径的标准差随高度增加。云滴谱相对谱宽在污染个例中随着高度增加,而在其余个例中随高度基本保持稳定。本研究还考察了影响云滴谱相对谱宽的因素。为此,对于气溶胶混合比为25·mg‐1的情况,人为关闭模式中云滴的碰并和重力沉降过程。结果显示:该次模拟得到的云滴平均半径、半径的标准差和相对谱宽都比未关闭云滴碰并和沉降过程的干净个例中得到的相应数值要小。这表明,碰并在加宽云滴谱方面起着重要作用。除此之外,借助于绝热气团模式得到的绝热液体含水量垂直廓线(与大涡模拟模式处在相同的背景场条件下),本研究考察了均匀混合过程,发现在三种气溶胶浓度条件下,均匀混合过程显著影响积云谱宽。在弱混合区域(强上升气流区,云区接近于绝热状态),云滴平均半径比强混合区(下沉气流区或弱上升气流区)大,而半径的标准差和相对谱宽则较小。最后,本研究比较了云光学厚度的精确计算值(将每一个云滴的消光截面相加)和参数化值(云光学厚度被认为是云液态水含量、云滴数浓度和相对谱宽的函数)。结果表明,对于低云来说,现在很多大气环流模式中所使用的云光学厚度参数化方案是可行的。更多还原