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人为源气溶胶与海盐气溶胶对于华南暴雨的不同影响

  华南是我国经济最活跃、人口最密集的地区之一,工业化、城市化水平较高,是人为气溶胶排放大值区,且受到西南气流输送的海盐气溶胶影响。该地区暴雨频发,然而,气溶胶对于华南暴雨的微物理特征、强度及累积降水等方面有何种影响、不同气溶胶影响是否相同等问题目前仍缺乏深入研究。

图1.气溶胶质量组成(a)-(c)以及气溶胶数浓度变化(d)-(g)。(a)CTRL试验模拟气溶胶质量组成,(b)LOW_AA试验(低人为源气溶胶)模拟气溶胶质量组成,(c)NO_SSA(无海盐气溶胶)试验模拟气溶胶质量组成。人为源及海盐气溶胶导致气溶胶数浓度(d)变化及(e)相对于LOW_AA或NO_SSA试验的变化率。(f), (g)分别同(d), (e),但为活化的气溶胶的结果。

  近日,中国科学院大气物理研究所国佳旭博士、杨洁帆副研究员联合中国气象科学研究院罗亚丽研究员及合作者采用耦合化学模块的中尺度WRF模式(WRF-Chem)对这一问题展开了研究。研究结果表明,由于人为源气溶胶和海盐气溶胶成分及尺度不同,二者对于华南地区暴雨的影响有显著差异。人为源气溶胶增加导致云滴数浓度增加,云滴尺度减小,即“Twomey”效应,同时导致雨滴尺度增加,下落末速度加快,累积降水增加。此外,雨强概率分布向大于2mmh-1一侧移动。相反,由于海盐气溶胶尺度较大、吸湿性较强,在污染背景下加入海盐气溶胶会大量消耗过饱和水汽,并抑制小尺度气溶胶的活化,最终导致云滴数浓度减少而云滴尺度略微增加。增加海盐气溶胶后,液相、混合相及冰相微物理过程均受到一定抑制,导致累积降水减少,且雨强概率分布向较小一侧移动。

图2.24小时累积降水差异分布图。(a)CTRL试验减LOW_AA试验结果,(b)CTRL试验减NO_SSA试验结果。黑色虚线等值线为CTRL试验累积降水分布,绿色点代表差异满足95%置信度显著性检验。

  这项工作有助于我们进一步提高对于云-气溶胶相互作用的认识,该研究受国家重点研发计划2018YFC1507403及国家自然基金项目(41875172, 42075192, 42030610, 41775050)等项目的联合资助,近期被接收并在线发表于《Atmospheric Research》,论文信息如下:

  Guo, J., Y. Luo, J. Yang, K. Furtado, and H. Lei, 2022: Effects of anthropogenic and sea salt aerosols on a heavy rainfall event during the early-summer rainy season over coastal Southern China. Atmospheric Research, 265, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105923.

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