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《南京信息工程大学》 2019年
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北京城市化对一次冬季降水过程影响的数值模拟研究

郭良辰  
【摘要】:城市人口密度的增加,使城市基础设施的脆弱性更加明显,尤其在冬季,运输及商业运营在雨雪天气中将会受到严重影响,甚至带来严重的经济损失,因此,开展城市化对冬季云和降水的影响机制研究是很迫切的。本文利用中尺度可分辨云模式,针对2018年3月17日5时至17时北京地区的一次降水过程进行模拟,研究北京城市化对冬季降水的影响以及主要机制。结果表明:北京2019年3月17日降雪(雨)过程主要受东移高空槽的影响,系统相对比较薄弱,表现为弱降水天气过程,降水云系表现为气态、液态和固态三相粒子相互作用,形成复杂的混合相云微物理过程。降雪(雨)过程中,雪的产生主要来源于水汽的凝华增长和雪与云水和冰晶的碰并增长。霰粒子主要来源于雪的自动转化以及霰和云水碰冻过程。零度层以下雨水主要来源于雪和霰粒子的融化,其中雪融化贡献较多,而零度层以上主要来于云水的转化和碰并云水过程。城市化使得北京五环以内降水类型发生改变,降雪量减少,降雨量增加,这主要是由于城市化使低层增温,加强了雪等冰相粒子的融化过程,产生混合型降水,距离市中心越近越容易发生混合型降水。城市化对降水的总降水量和降水的时空分布也存在一定的影响。降水初期,城市化形成的“城市干热岛”效应不利于水汽的水平和垂直输送,因此不利于云的形成发展,导致地面总降水量减小。随着降水过程的进行,“城市热岛效应”使近地面水汽增加,有利于水汽的垂直输送,使冷云过程加强,导致地面总降水量增加。城市化产生的“城市效应”对低层大气温度和云微物理过程产生影响,而云微物理过程的非绝热过程又反过来影响低层大气温度和大气层结,影响能量和水汽输送,进而对云和地面降水产生影响。
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