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华北冬季一次层状云降雪过程的大气水物质转化机理研究

冬季降雪；大气水物质转化；微物理过程；催化；数值模拟

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.14 人工影响天气

        使用耦合了CAMS微物理方案的WRF模式模拟了华北冬季一次受东移低空槽、冷平流及东南水汽输送影响的小到中雪过程，探究了降雪发展、成熟和消散阶段的水汽-水凝物-降水转化机制、水凝物演变规律、过冷水和雪相关的微物理转化过程，基于催化数值试验讨论了利用过冷水开展地面增雪的可行性和剂量对增雪效果的影响。结果表明：在发展阶段，水汽通量辐合及局地消耗为主要水汽来源，通过凝结过程形成前期相对丰沛的过冷水，但其较快地被雪和霰粒子收集、通过蒸发（包括贝吉隆过程）消耗，并促进冰相粒子凇附和凝华增长，雪主要通过凝华、冰晶自动转化、收集过冷水及碰连冰晶而形成。在成熟阶段，微物理转化作为地面降水之水凝物来源的占比减少，水凝物通量辐合和局地消耗对地面降水的贡献增加，该阶段过冷水含量很少，雪对过冷水及冰晶的收集速率均明显减弱，雪形成以凝华过程和冰晶自动转化为主。在消散阶段，水汽来源以局地消耗为主，水凝物-降水转化动力过程及雪相关主要微物理过程与成熟阶段基本一致，过冷水通过凝结在6km以下有少量生成，同时又被雪收集而消耗。针对发展阶段丰沛过冷水区开展冷云催化后，均能一定程度增加地面降雪，且最大增雪率随催化剂量增加，但减雪量极值更明显、减雪区面积更大，体现了利用过冷水针对小到中等降雪过程开展人工增雪的可行性，但最佳剂量的确定需通过系列敏感性试验来确定。