PDF《冰晶核化对雷暴云微物理过程和起电影响的 数值模拟研究》

5 m C3 ,而在-47°C 时减小到 2~3*10

4 m C3 , 他的结果显示冰晶数浓度 并不是随着温度的降低而增加;

Gultepe et al.(2000) 在文章中总结了四个现场观测,尽管是在不同的时 期和不同的地方进行的,但冰晶数浓度的分布范围 与所对应的温区范围是相似的,在温区-46~-2°C 时对应的冰晶数浓度量级为 0.001~1*10

6 m C3 ,但 并未发现冰晶数浓度和温度之间很好的相关性.鉴 于此,近几年许多学者用基于物理过程的参数化方 案取代原有的经验公式,改进对冰云的模拟,如Barahona and Nenes(2009)给出的冰晶参数化方 案,该方案考虑了气溶胶的微物理化学特征以及同 质核化和异质核化之间的竞争,根据不同粒度分布 及化学组成的气溶胶计算了冰晶数浓度、粒度分布 和最大过饱和度;

Liu and Penner(2002)专门考虑 了硫酸盐气溶胶的同质核化和烟尘气溶胶的异质 核化并发现硫酸盐气溶胶液滴在

205 K 以下,呈现 出类似于玻璃的特性,不再发生同质核化,并提出 冰晶核化参数化方案可以很大程度上影响核化的 发生概率,进而影响冰晶数浓度以及其他物理过 程;

Gultepe et al. (2000) 提出风速、 冰面过饱和度、

2 期No. 2? 谭涌波等:冰晶核化对雷暴云微物理过程和起电影响的数值模拟研究 TAN Yongbo et al. Numerical Simulation Research on the Effect of Ice Nucleation on Thundercloud Microphysical … ? ? ?

291 气溶胶数浓度、温度均应被考虑到计算冰晶数浓度 的参数化方案中,这和 Heymsfield and Sabin(1989) 对冰相卷云的研究结论一致.此外,风速是一个计 算冰晶数浓度的重要参数,Blyth and Latham(1993) 使用飞机观测夏季积云,他们发现不断增加的风速 很可能导致低的冰晶数浓度,而在风速小于

3 m s ?1 的地方冰晶数浓度很大.而冰晶对于冷云降水、云 的辐射效应、水分循环甚至平流层的水汽含量、雷 暴云的起放电等均有重要影响;

冰晶谱分布能够改 变冰相粒子的垂直结构,从而改变非感应起电率的 时空分布,导致雷暴云内放电属性、放电位置以及 闪电频次产生差异(Rawlins,1981;

周志敏和郭学 良, 2009;

谢屹然等, 2005;

Kr?mer, 2009;

Gon?alves et al., 2012) ;

冰晶粒子尺度和冰晶含量等均可影响 卷云辐射特征,冰晶含量增加,尺度变小可以导致 卷云在整个短波波段的反照率增大(Rangno and Hobbs,1994;

毛节泰和李成才,2005;

李娟和毛 节泰,2006) ;

冰相物理过程增强,抑制雨水的生 成,从而影响云的微物理过程(Pruppacher and Klett,1997;

Morris et al., 2004;

Khain et al., 2005;

陈丽等,2007;

王亚玲等,2012;

Gon?alves et al., 2012) .因此,如何提高云模式中对冰晶核化过程 的描述能力变得日益重要. 目前,国内现有云模式中冰晶核化参数方案大 都采用依靠云室实验得出的经验公式,模拟所得的 冰晶分布也与实际观测结果存在较大差异,除此之 外,也难以探........