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西南涡降水系统对气溶胶响应的动力结构依赖性

气溶胶,西南涡,微物理,动力结构

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.23 对流多尺度相互作用的数值模拟与基础理论

利用耦合Thompson aerosol-aware微物理方案的WRF模式，模拟2020年8月12-13日发生在四川盆地的一次源地型西南涡降水过程，针对亲水性和亲冰性气溶胶，各自设计低气溶胶浓度背景（“Low”）、中等气溶胶浓度背景（“Medium”）和高气溶胶浓度背景（“High”）三组敏感性试验，以此研究西南涡云微物理和降水过程对气溶胶的响应情况及潜在机理。模拟结果表明：气溶胶对降水的影响具有空间结构差异性、非单调性以及时间差异性。当亲水性气溶胶从“Low”增加到“Medium”，中圈降水减少而外圈降水增多，对流较强的外圈竞争中圈的小云滴，导致冰相粒子的源项微物理过程在中圈减弱而在外圈增强。当亲水性气溶胶从“Medium”增加到“High”，中圈降水增多而外圈降水减少，CCN增多导致外圈云滴粒径过小，其碰并效率减弱，不利于冰相粒子的形成，对流减弱，外圈对中圈的竞争作用也减弱。当亲冰性气溶胶从“Low”增加到“Medium”，内圈降水增多而中圈和外圈降水减少，对流最强的内圈从中圈和外圈竞争液滴。当亲冰性气溶胶从“Medium”增加到“High”，内圈降水减少而中圈和外圈降水增多，内圈大量小冰晶和雪粒子生成多而小的霰粒子，这些霰粒子不易落下，导致降水减少，对流减弱，随之内圈对中圈和外圈的竞争作用也减弱。此外又发现，随着西南涡系统从成熟逐渐走向消散，亲冰性气溶胶对其降水的影响也产生差异，但依旧是受到西南涡不同发展阶段其动力结构的制约，核心是不同区域间的竞争作用，且由于西南涡越来越弱，它对亲冰性气溶胶的响应越来越不敏感。