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热带云砧卷云微观特征及其对环境变化的响应

金莲姬  
【摘要】: 本文利用最新国际试验ACTIVE和TWPICE(2005年11月至2006年2月)期间的飞机探测资料,结合雷达、卫星产品,对澳大利亚达尔文地区湿季热带云砧卷云的微观特征进行了个例和统计分析,并利用中国科学院大气物理研究所发展的三维强风暴模式对云砧卷云微物理演变过程、热带云砧对对流层低层气溶胶粒子数浓度增加的响应进行了探讨,主要得到如下结论: 1.数值模拟表明,云砧演变过程包括时间相对较短的快变阶段和相对较长的缓变阶段。个例分析表明,云砧缓变阶段初期,许多微物理量的水平横向差异十分明显。云砧中间部位相对于云边而言,冰相粒子数浓度和冰水含量较大(量级最大可达10~1cm~(-3)和10~(-1)g.m~(-3)),冰相粒子数浓度谱较宽,冰晶聚合体数目比例较大,单晶比例较小。云砧接近消散时,以上各量的横向分布趋向均匀。在进行低纬度气候模拟时,需要考虑到云砧中云微物理量的水平差异性。 2.对15个云砧个例(阶段:缓变阶段;高度:9.7~14.9km;温度:-70.4~-30.0℃)的微物理量统计分析表明,冰水含量的典型量级为10~(-2)g.m~(-3),CIP(>100μm)、CPI(>5μm)、CAS(0.54-50μm)数浓度的典型量级分别为10~1、10~2、10~3L~(-1)。多数个例的冰相粒子数浓度平均谱都是双峰型,峰值直径分别在10μm和300μm附近。 3.对云砧中冰水含量概率分布随温度(或高度)的变化,进行了不同观测试验(ACTIVE/TWPICE与CEPEX)结果之间的对比,以及澳大利亚达尔文地区湿季不同时期(夏季风建立期与夏季风盛行期)之间的对比,发现对流强度影响云砧中冰水含量垂直分布的观测事实,即对流强度越大,其顶部云砧伸展高度越高,上部的IWC就越大。 4.就本文所模拟的个例而言,对流云中的异质核化为冰晶形成的最主要方式,其次为均质核化,并且当云凝结核数浓度增加时,爆发性增长阶段的垂直速度减小,使得对流云向云顶输送的水成物粒子数量减少,从而使云砧卷云冰晶的数量减少。


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