南京地区气溶胶污染对降水过程影响的个例模拟分析.docx

1引言 3
1.1气溶胶的定义 3
1.2我国气溶胶污染现状 3
1.3气溶胶的研究现状 4
2模式介绍和试验方案 5
2.1模式介绍 5
2.2实验方案 5
3环流形势与试验数据的检验 6
3.1大尺度环流形势 6
3.2模拟区域以及模拟数据的检验 6
4对能量收支平衡的影响 7
4.1对感热和潜热的影响 7
4.2对低层平均云量的影响 8
4.3对大气层顶向上长短波辐射通量的影响 8
4.4对地表面向下短波辐射通量的影响 8
5降水过程中气溶胶度对地面各气象要素的影响 9
5.1对降水量的影响 9
5.2对近地面风场的影响 11
5.3对近地面气温的影响 12
5.4对近地面相对湿度的影响 12
6对动力和水汽条件的影响 13
7结论 13
参考文献 14
致谢 错误!未定义书签。
南京地区气溶胶污染对降水过程影响的个例模拟分析
摘要：本文利用WRF3. 6. 1模式，研究了南京2014年8月15日至8月17日之间
的一次降水过程。针对不同的气溶胶浓度设置了两组不同的试验，从低到高分别为
"control”以及“polluted"试验。实验的结果显示如下：（1）气溶胶浓度通过影响降水
过程中的云量、感热、潜热以及大气层顶长短波辐射等来影响能量收支平衡，从而影响
降水；（2）气溶胶浓度对降水量、近地面风场、近地面气温、相对湿度都有着不同的影
响。随着云结核浓度的升高，降水量明显减少，降水强度减弱，且减弱的区域主要体现
在降水集中的区域；对于风场的影响主要体现在风速减小，风速变弱进一步影响近地面
水汽输送条件从而使相对湿度降低，间接减少了降水量；（3）气溶胶浓度的升高导致了
垂直风速减弱，同时也降低了垂直方向上的水汽，进而使降水强度减弱，并改变了降水
分布。
关键词：气溶胶浓度降水量能量收支平衡
Numerical simulation analysis on the impact of the aerosol
pollution on the precipitation process in Nanjing
Abstract: This passage uses WRF3.6.1 model to study the progress of the precipitation
between August 15th and August 17th, 2014. We set up two different tests for different cloud
concentration, they are "control*' and "polluted" tests ranged from low to high cloud concentration.
The experimental results show as follows: (l)Aerosol concentration influences energy balance by
affected cloud fraction, sensible heat, latent heat, accumulated upwelling shortwave and longwave
flux at top,etc,thus affecting the precipitation (2)Aerosol concentration has different impacts on
rainfall, wind field at ground surface, the surface temperature and relative humidity . Precipitation
and rainfall intensity decreased significantly with the increase of concentration of aerosol, and the
weakened area is mainly reflected in the precipitation concentrated area.The influence to wind field
is mainly reflected on the wind velocity, and the wind velocity will influence the water vapor
condition at ground surface.In that case, the relative humidity reduces, and the precipitation is
reduced. (2)Aerosol concentration influences energy balance by affected cloud fraction, sensible heat,
latent heat, accumulated upwelling shortwave and longwave flux at top,etc,thus affecting the
precipitation (3) The increase of aerosol concentration leads to the decrease of vertical wind velocity
and relative humidity, and then it decreases the amount of precipitation at ground surface and
changes the distribution of precipitation.
Keywords: Aerosol concentration; Precipitation; The energy balance of payments
1引言
1.1气溶胶的定义
随着近代工业的发展和人类活动的影响，城市气溶胶污染愈发严重，气溶胶对天气及气
候的影响逐渐引起人们的关注。气溶胶是悬浮在大气中固态和液态粒子的总称，一般而言，
大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态粒子，水分和云不包括其中。气溶胶粒子可作为云凝结
核（CCN）,影响云的微物理过程，从而影响降水「七研究显示，气溶胶粒子通过吸收和散射
作用减少到地面的太阳辐射，从而导致地面降温，这被称为第一幅射效应。另外，气溶胶粒
子可成为云凝结核（CCN）参与云的形成，造成云滴数量增加，云滴半径减小，还会造成
云的生命周期延长，降水被抑制'改，后者被称为第二幅射效应。气溶胶的第一幅射效应会使
太阳辐射减少，地面降温，带来的主要影响主要是降低能见度，主要形式有沙尘暴以及近年
来频发的灰霾天气业。而除了改变辐射量从而改变地面温度与水汽平衡来参与到水循环中
来，大气气溶胶更主要的是与云相互作用，从而影响降水和其他气象因子Rosenfeld通过卫
星资料发现，印度尼西亚森林大火产生的烟尘会抑制降水他还通过研究发现，城市污染
抑制了澳大利亚降水的产生囱。然而又有研究表明，在气溶胶污染严重的美国西海岸，降水
是增强的'吼Lin等人通过卫星观测资料发现，在亚马逊流域，生物物质的燃烧也导致了降
水的增多'气从这些人的发现可以看出，大气气溶胶对降水的影响过程是十分复杂的。
1.2我国气溶胶污染现状
我国气溶胶污染较欧美等国相对较为严重，气溶胶质量浓度水平在世界范围内处于一个
较高的状态，年平均硫酸盐气溶胶浓度在我国城市地区和城郊地区分别约为34和16ng/m3,
有机碳分别为30和18ng/m3,硝酸盐分别约为15和8|ig/m3,俊约为12和6|ig/m3,元素碳为
8.6和3. 4ng/m3„这样的浓度水平只比南亚地区稍微低些，而在欧洲的城市和城郊区域，
每立方米的空气之中大约只有4.7和3. 3瞄的硫酸盐气溶胶、有机碳则是是6. 0和2.如ig、
硝酸盐为4. 1和2. 1昭、铉为2. 2和1. 3曲、元素碳为3. 7和1. 3卜ig,都远远比我国气溶胶
浓度低很多回。另外，我国气溶胶浓度主要有冬季高，夏季低的季节分布特点。冬季天气寒
冷，煤炭大量燃烧，导致空气中气溶胶增加，并且，冬季大气稳定，混合层较低也是冬季气
溶胶浓度高于其他季节的原因之一回。春季在沙尘暴的影响下，我国主要受矿物气溶胶影响。
夏季由于高温高湿的气象条件，空气中硫酸盐气溶胶会以硫酸铉的形式存在。另外在秋季，
由于农作物收获而带来的焚烧，则会使碳气溶胶含量上升回。矿物气溶胶，硫酸盐以及有机
碳气溶胶是我国气溶胶三种最主要成分，约占所有气溶胶的70%®。其中，矿物气溶胶占比
最多。高浓度的气溶胶浓度使我国近二三十年舞霾问题愈来愈严重，尤其是我国中东部地区
'气由于西风气流会带来西部的沙尘加上周边工业发展迅速以及大量机动车排放的尾气，北
京已然成为我国气溶胶污染的典型，雾霾天气频发。气溶胶污染已经成为我国必须解决的国
家问题之一。
1.3气溶胶的研究现状
科学家早在50多年前就开始关注气溶胶对云的宏观特性(比如云的厚度、液水路径还
有云的范围等)以及微观特性(冰晶和云滴的尺度以及浓度)还有对降水的影响，并展开了
一系列早期的研究。这些早期的研究研究指出人类活动产生的高浓度云凝结核(CCN)会
增加云滴数浓度，进而进一步影响云微物理的稳定性，潜在降低了降水的效率皿。虽然云凝
结核会增及云滴数浓度已经通过大量的观测以及实验证明，但是云凝结核对降水的影响仍然
不是十分明确。
影响降水的因素有很多，气溶胶只是其中之一，并且不是最强的。气溶胶对深对流降水
的影响一般来说只有十几个百分比，风切变、感热等动力热力因素对降水的影响更加明显网。
在数值模式中，降水是两个大值(凝结或凝华而产生的水物质与因蒸发或升华损失的水物质)
之间的差值(小量)。而蒸发量的计算误差会导致降水的偏差，因此，气溶胶对降水的影响
评估对模式对于水汽和热力场的计算精确性方面要求非常严格问。
所以尽管目前气溶胶活化机制、云模式以及气溶胶模拟发展迅速，气溶胶对降水影响的
量化结果尚无定论，不同的研究得出了不同的结论。众多研究分别从观测和模拟的角度发现:
在城市污染的背景下，气溶胶浓度的增加会在一定程度上抑制降水。但也有研究指出，气溶
胶的增加导致了降水的增强问。总的来说，气溶胶对降水的影响主要取决于周边环境条件的
以及云类型的不同。Khain"21认为，数值模拟方法研究气溶胶对降水影响研究之所以会产生
不确定性，原因之一就是数值实验自身的设计，举例来讲，有分辨率偏低、模拟时间云自身
生命周期比较小以及计算面积偏小等等。另外，有的模式是通过二维模式来模拟三维云和降
水特征等，而有的模式则不能考虑风切变等动力因素。研究气溶胶对降水影响的另一个影响
较大的误差就是微物理过程是否能够合理表示，此外，很多研究模式没有气溶胶变化或者考
虑不够充分也是气溶胶对云影响的重要误差来源之一，而气溶胶浓度和粒径资料的缺少对模
拟结果的影响却恰恰很大。我国目前对气溶胶的观测研究也有很多，也做出了很多卓越的贡
献。在八十年代之前，中国对气溶胶的研究主要围绕根据采集到的气溶胶粒子，研究粒子的
谱分布及其与天气条件以及地理环境之间的关系上，比如邹进上等人h (1964, 1965)研究
了长江下游地区吸湿巨核的分布特点以及与天气过程的关系。徐国昌(1979) [14]通过对1977
年4月17日甘肃特大沙尘暴进行了诊断分析，指出了春季沙尘暴的重要冷空气路径是翻越
天山经过南疆再进入河西走廊，同时还发现是强沙尘暴在白天产生的正反馈机制使沙尘暴不
断加强，而在傍晚产生的负反馈机制则使沙尘暴迅速的减弱。周明煜等'侦(1981)直接对
1980年4月18日下午北京地区一次沙尘暴粒子谱分布以及化学成分进行了采样分析，从而
对沙尘暴传输过程与气象条件的关系进行了分析。另外，我国在1983年开始在河北香河进
行了高空气球探测，取得了 3000km以上对流层和平流层气溶胶垂直分布的大量珍贵资料。
游荣高等网(1983)在中国科学院大气物理研究所325m的铁塔上利用光学粒子计算器，研
究了大气气溶胶和尺度普的垂直分布特征。目前国内利用卫星遥感研究气溶胶的效应主要以
对沙尘暴的观测展开。赵柏林(1986)利用NOVA AVHRR资料，展开了遥感海上大气
气溶胶的研究。因为尚在尝试阶段之内，此次研究只对渤海上空的一个点进行了遥感。另外,
韩志刚网(1999)通过使用ADEOS上辐射偏振探测器(POLDER)的资料对草地上空气溶
胶的遥感实验研究。
2模式介绍和试验方案
2.1模式介绍
本研究采用WRF模式3.6. 1版本模拟了 2014年8月15日至8月17日南京的一次降
水天气过程。WRF (Weather Research Forecast)模式是一款被广泛使用的中尺度数值天气预
报模式，它是由美国国家大气研究中心(NCAR)中小尺度气象处、奥克拉荷马大学的风暴
分析预报中心、国家环境预报中心NCEP环境模拟中心、预报系统试验室FSL的预报研究
处中心等单位协同建立的新一代中尺度预报模式和同化系统，它具有完全可压缩的非静力平
衡动力框架，水平方向采用ArakawaC网格点，垂直坐标采用地形跟随质量坐标。
2.2实验方案
模式的初始场和边界条件选取NCEP每6h一次的1。XI。再分析资料；此次天气过程
中模拟的起始时间是2014年8月15日08时，一共积分48小时，前24小时作为模式的初
始化时段，不做分析。本研究将采用Thompson微物理方案进行模拟试验，设计了两组数值
实验,control实验气溶胶数浓度来源于2001-2007全球模式模拟的结果，以此代表当前的
大气状况，polluted实验的浓度为control实验的10倍。两实验中气溶胶数浓度随高度变化
的分布图如图1所示。

3环流形势与试验数据的检验
3.1大尺度环流形势
图2是8月16日08日大尺度环流形势，可以看到850hPa上在山东半岛附近有一高压,
此高压与太平洋副高之间有一切边线，南京位于此切变线上，受切变线的影响，南京地区可
能会有降水天气。高空200hPa层面上主要为平直西风气流，南京地区主要是受平直的西风
气
流的影响，伴有微弱的槽前气流影响。所以，从大尺度环流图中，高层以及低层的系统都有
利于降水条件的生成。
图2 2014年8月16日08时大尺度环流形势 箭头:

3.2模拟区域以及模拟数据的检验
根据南京市气象台统计的数据显示，南京在2014年8月16日-28日1这3天的时间里,
有7天左右的时间都在下雨，这一数值比往年的同期，即1951年-2013年的平均值多了 1.9
天，但累积降水量则相对较小，只有47. 3毫米。气溶胶浓度的变化对降水有十分重要的影
响，本论文即研究了作为气溶胶活化成分的云凝结核浓度对南京降水期间的影响。
比较图3两张图可以看到在模拟时段内，即2014年8月16日08时至17日08时内，
数值模拟所模拟的主要降水区域与实际降水区域基本一致，基本处于城市的中间带，降水的
量级也基本吻合，24小时降水都在最大降水都在25mm左右，都属于中雨的强度。但是降
水中心即降水最大值出现的区域，模拟试验相较于实际观测的情况比较偏北，这可能是模拟
的物理量变化对降水中心位置产生了影响，使降水中心位置发生了偏移。

图3模拟试验和实际观测下2014年8月16日08时-17日08时模拟区域24小时累计降水（a） control试
验（b）实际观测单位：mm

4对能量收支平衡的影响
4.1对感热和潜热的影响
感热通量（HFX）又被称为显热通量，是用来描述因为温度发生变化之后而引起的大气
与下垫面之间发生的湍流形式的热交换的物理量。潜热通量（Latent Heat Flux）是指温度不
变条件下单位面积的热量交换，单位为W/m2。自然界潜热通量的主要形式为水的相变，因
此大气科学和遥感科学也将其定义为下垫面与大气之间水分的热交换。潜热通量包括地面蒸
发（裸地覆盖）或植被蒸腾、蒸发（植被覆盖）的能量，又称蒸散（Evapotranspiration）,
与下垫面表面温度、下垫面饱和水汽压、参考高度空气水汽压、空气动力学阻抗、下垫面表
面阻抗等有关。图4是polluted-control实验下24小时平均感热和潜热的差值场分布，从图
中可以看到，随着气溶胶浓度的增加，感热和潜热均有不同程度响应，变化存在非均匀性，
其中潜热在降水分布区域总体也减少为主。

图4 2014年8月16日08时-8月17日08时polluted-control实验下平均感热和潜热空间分布（a）感热（b）
潜热
4.2对低层平均云量的影响
低云量对地球能量平衡有着重要作用，也是影响降水的重要因素，我们选取850hPa来
研究低层云量的变化。图5 (a)、(b)是模拟区域模拟时段内平均850hPa云量的分布图，
图5 (c)则是两者的差值场。从图中可以看出模拟时段内，低层平均云量基本都大于0,云
层基本覆盖了整个南京区域。从图5 (c)可以看到随着气溶胶浓度的增加，云量面积减少,
最大减少值可达到15%,说明云量在气溶胶浓度升高时会减少，低云量是影响降水的重要因
素之一，所以低云量的减少可能会造成此次降水过程中降水量的减少。

图5不同试验模拟的2014年8月16 H 00:00至8月17 H 00:00时24小时850hPa平均云量分布(a)control
实验(b)polluted 实验(c)polluted-control 实验
4.3对大气层顶向上长短波辐射通量的影响
从图6 (a)可以看到，Polluted试验和Control实验相比，由于云滴数浓度的增加，云
滴平均有效半径的减少，云滴对太阳短波辐射的反射增加，故南京大部分地区模拟的大气层
顶向上短波辐射通量增多。可以看出，随着气溶胶浓度的增多，大气层顶向上短波辐射通量
增多。从图6 (b)可以看出对比Polluted实验和Control实验，发现在模拟的部分区域内，
长波辐射累积总量的差值为正值，说明大气层顶向上长波辐射通量增多，长波辐射的增多与
云顶温度的升高相对应，这说明云层发展较低，对流减弱，降水会减少。

图6 Polluted-control实验下2014年8月16 H 08时-17日08时实验模拟的南地区累积大气层顶向上长短波
辐射通量的分布(单位：J/m2) (a)短波辐射通量(b)长波辐射通量

4.4对地表面向下短波辐射通量的影响
图7 (a)、(b)分别是contro 1以及polluted实验下24小时平均空间分布，可以看到在
两种情况的模拟情况下，平均地表向下短波辐射最大值都超过了 240W/m2,且两种情况下
短波辐射的分布区域也相对一致，但可以看出control实验的大值区明显大于polluted实验。
从polluted-control实验的图中，我们可以发现在模拟区内，大部分地区为负值，这说明当
气溶胶浓度增加时，地表面向下短波辐射量减少，这一结果与大气层顶向上短波辐射的增加
较为吻合。同样的，这也是是因为气溶胶浓度增加时，云滴数浓度上升，云滴有效半径减少，
会增加云的反照率，从而减少了达到地表面的短波辐射通量，即气溶胶浓度通过间接辐射效
应影响了地表面向下短波辐射通量的大小。
图7不同模拟试验下2014年8月16日00:08-17日00:08时24小时平均地表面向下短波辐射通量(单
位：W/m2) (a)control 实验(b)polluted 实验(c)polluted-control 实验

5降水过程中气溶胶度对地面各气象要素的影响
5.1对降水量的影响
图8为南京16日08时至17日08时模拟区域(31. 3°N-32. 6°N, 118.1°E—119. 4°E)内逐
小时累积降水分布，从图中可以看出降水量按照control和polluted降低，单小时最大降水
量出现于control实验的16日20时，且control实验降水量在大部分时段内都明显多于
polluted实验，只有小部分时段内小于polluted实验，并且polluted实验的降水峰值也明显
低于control实验。下面分析模拟区域在两种不同试验下逐六小时累积降水的分布情况，来
具体讨论气溶胶浓度对降水时间以及空间分布产生的影响。
图9(a)、(b)分另U是control, polluted实验下，模拟区域降水的逐六小时累计降水图。，
从control实验下的降水图可以看出，此次降水落水区分布于城区中部地区。polluted实验与
control实验比较发现，发现最大降水区降水量明显减少，且最大降水区的位置明显偏西北,
而且每个时段降水量也明显减少。对比两组实验可以看出，随着气溶胶浓度的增加，降水较
为集中的区域降水明显减少，降水强度逐渐减弱，与图8中逐小时降水量的分布也基本一致,
而降水量较少的区域降水增加则不是十分明显。这是因为气溶胶与降水存在互相反馈的机
制，气溶胶活化成CCN活化成云滴来影响降水，然后反过来，降水对空气中的气溶胶有清
除效果，进而再一次影响降水过程。具体来说，在气溶胶浓度较低时，气溶胶活化成的CCN
使降水增多的幅度大，对气溶胶的清除效果好，进而导致了降水再一次减少；而在气溶胶浓
度较高时，气溶胶浓度升高活化成的CCN浓度也会升高，这会导致降水的减少，所以对空
气中的气溶胶的清除效果就相对较差，气溶胶浓度会进一步增加,从而导致降水进一步减少o
所以，在降水集中的区域降水减少的程度会比较明显，而在降水较少的区域则不会很明显。
1 6AUG
2014

图 8 2015 年 8 月 16 H 08 时-8 月 17 H 08 时南京地区(31. 3o N-32. 6o N, 118. Io E—119.4° E)逐小
累积降水量分布(单位mm,绿色线为control实验，黑色线为polluted实验)
32.0N
32.0N
32-仆
31.AN
31 一热
图 9 (a)

32制
32 4N
3Í.2N
32N
31 6N
En
32,伽
32 4N
32.27
32N
5i.8n
31 €N
M.4N
3456789 1。
EH iigqE 〔1&SE n¿eE EE E.2E 〔[§,'£ n¿^E~nd 4£_nd 6E_ii6-6E_ii'9E 4[
图 9 (b)
图9不同实验模拟的2014年8月16日00： 08-17日00： 08逐6小时累积降水量(单位：mm) (a) control
实验(b) polluted实验
5.2对近地面风场的影响
图10(a)、(b)分别为两种不同实验模拟下17日0时至18日00时时地面十米平均风场，
图10(c)是polluted-control实验下17日00时至18日00时24小时平均风场差值。先看control
实验下的风场，可以看到，模拟时段内，南京平均为东风及偏东风，风速最大为5.4m/s,最
小为2.2m/s,城市最大风速区位于南京的东面，城市西面为风速较小的区域。对比两种情况
下的平均风场以及风矢量可以看出，不同的气溶胶浓度对于风向的影响几乎可以忽略不计；
对于风速的影响，对比(a)、(b)两张图可以看到最大风速的分布位置没有发生太大变化，而
且最大风速分布区域中心强度随着气溶胶浓度的升高，也有明显地降低，从10(c)可以看
出polluted-control试验条件下，模拟区域大部分区域风速差值为负值，即风速随着城市气溶
胶浓度的升高，会逐渐下降。另外可以看出在风速较低的区域，这个差值较为明显。风速的
减少会造成水汽输送的减少，这可能也是降水减少的原因。

32.6N
|".4N
4.a32.2N
4.2 32N
39
3-631.8N
3,
3 31.6N
Kg
118.2E118.4E118.6E118.8E 119E 119.2E119.4E

图10不同实验模拟的2014年8月16日00：08~17日00：08平均风场(单位:m/s) (a)control实验(b)polluted
实验(c)polluted-contro 1实验(彩色区域为风速大小，矢量为风场)
5.3对近地面气温的影响
图11是不同模拟试验下2m气温时间平均的空间分布,其中图11(c)是polluted与control
实验2m气温的差值。从图11可以看出，两种模拟条件下，都模拟出了较为明显的热岛效
应，温度从城市中心向外围逐渐减少，乡村及郊区温度在两种模拟情况下均较低。从图11
(c)可以看到在模拟区域内部分区域气温有增加现象，这与气溶胶的第一辐射效应矛盾，
也不符合地表面向下短波辐射通量的减少的结果。然而，本次过程为降水过程，气溶胶浓度
增加后降水量显著减少，这可能是导致地表温度上升的主要原因。同时，气温分布与地表向
下短波辐射分布的不一致可能也是降水条件变化从而影响了地面气温的分布。

图11不同模拟实验下2014年8月16日00:08-17日00:08时24小时平均2m气温空间分布(单位：°C )
(a) control 实验(b) polluted 实验(c) polluted-control 实验
5.4对近地面相对湿度的影响
图12是模拟时段内2m相对湿度的平均空间分布，从模拟的情况来看，模拟区域性内
大部分区域的相对湿度都达到了 80以上，地面的水汽比较充足。其分布于温度分布呈相反
的态势，即温度较高的区域相对湿度较低。从试验下的2m相对湿度时间平均差值场的空间
分布图12 (c)可以看出，随着气溶胶浓度的逐渐上升，相对湿度的值在模拟区域大部分地
区都是下降的，且下降的最大值超过了 4.5%。
32.6N
32.4N
32.2N
32N
31,8N
31.6N
31.4N
1 18.2E1 18.4E1 18.6E1 18.8E 1 19E 1 19.2E1 19
图12不同模拟实验下2014年8月16日00:00-17 0 00:00时24小时平均2m相对湿度空间分布 （a）control
实验（b） polluted 实验（c） polluted-control 实验

6对动力和水汽条件的影响
图13 （a）、（b）分别为"control"和“polluted”模拟试验下2014年8月16日17时沿
32. 1°N垂直速度和相对湿度的垂直剖面图，可以看到control试验下在118. 4。E-118.8°E附
近有较为明显的上升运动，并且此处的水汽条件即相对湿度也比较大，中心值达到了 90%以
上。强烈的抬升运动以及充足的水汽条件为此处降水提供了充足的条件，对比之前control
实验下16日16时-22时的主要降水区域，可以发现两者位置基本吻合。而在polluted试验
下，此处的上升速度减弱，仅在118.7° E有较为明显的上升运动，也与此处的湿度中心吻
合，所以在polluted试验下此时降水区域也主要集中在此处，但降水分布明显减少。从这里
可以看出，气溶胶浓度增长后，上升运动会有所下降，且由于之前提到的风速减少，水汽条
位：%）（阴影为大于0. 5m/s的上升区，等值线为相对湿度）（a）control实验（b）polluted实验

7结论
本文利用WRF模式模拟分析了南京2014年8月15日至8月17日的一次降水过程，
实验的的两种模拟情况是基于不同的云结核浓度而进行的，两种试验按照气溶胶浓度由低到
高分别为“control”和“polluted”试验。主要针对此次降水过程中的大气能量收支平衡、
地面气象要素以及动力水汽条件三个方面展开了研究，得出的结论主要如下：
（1）气溶胶浓度变化在此次降水过程中对于大气能量收支平衡的影响主要表现为：当
气溶胶浓度增加时，地表感热和潜热均呈现不同程度响应，变化区域存在非均匀性，在降水
区域，潜热较感热变化更明显，有下降现象；大气层顶向上长波辐射会随着气溶胶浓度升高
而降低，这点与云量与降水量的减少较为符合；而大气层顶向上短波辐射因为气溶胶浓度的
上升，反射增多，从而导致其随气溶胶浓度的升高而升高；随着气溶胶浓度的增加，地表向
下短波辐射会减小。
(2) 对于地面气象要素，气溶胶浓度对降水量、近地面风场、近地面气温即相对湿度
都有着不同的影响。随着气溶胶浓度的升高，降水量明显减少，降水强度减弱。另外就降水
区域来说，降水越集中的地区气溶胶浓度对其的影响就更为明显；而风场随着气溶胶浓度升
高，风向的变化并不是很明显，风速则会下降，而风速的减少可能导致了海面上吹来的水汽
输送的减少，进而导致了近地面相对湿度的降低，所以地面风速减弱可能是导致降水减少的
条件之一；近地面气温在模拟中随气溶胶浓度升高而略有升高，这主要是由于模拟中降水减
少导致了地面气温上升。
(3) 气溶胶浓度的升高会导致垂直风速的减弱，同时也削弱了垂直方向上的水汽输送,
即气溶胶浓度通过改变降水的动力和水汽条件，进而使降水量降低，并且使降水的分布也发
生了改变。
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