气溶胶效应对北京一次暴雨过程影响的数值模拟研究

张艳晴; 高怡; 许丽人; 张美根

暴雨灾害 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (06) : 657 -667.

张艳晴, 高怡, 许丽人, 张美根

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摘要

人为气溶胶对夏季强降水有重要影响，但其影响程度和相关机理仍具有极大不确定性。以2020年8月12—13日发生在北京的一次区域性暴雨过程为例，利用耦合了气溶胶-气象相互作用的WRF-Chem模式，基于敏感性试验探究了气溶胶直接效应、间接效应与总效应对此次暴雨过程的影响及机制。结果表明：（1）降水第一阶段（8月12日15∶00—18∶00）(北京时，下同)，由于气溶胶对太阳辐射的消光及对云粒子的影响，气溶胶直接效应、间接效应和总效应均使得北京城区小时雨强减少，最大依次减少6 mm·h^-1、1 mm·h^-1和4 mm·h^-1。（2）降水第二阶段（8月12日20∶00—13日04∶00），气溶胶直接和间接效应也均使北京城区小时雨强减少，最大均减少约4 mm·h^-1，气溶胶总效应对小时雨强影响不大，但使降水时间滞后。总体上，气溶胶直接效应使暖云过程增强、冷云过程减弱，从而减少降水并使第二阶段强降水过程提前；气溶胶间接效应使雨滴的有效半径降低，从而降低碰并过程，减少降水，并推迟第二阶段强降水的发生时间；气溶胶总效应对降水的影响是气溶胶直接和间接效应共同的非线性影响结果，在降水第一阶段以直接效应为主，第二阶段则以间接效应为主。