收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

对流夹卷对云滴谱离散度影响的观测和模拟研究

陆春松  郭小浩  刘延刚  牛生杰  
【摘要】:云滴谱的宽度(离散度)对云滴之间的碰并、降水的形成过程至关重要。已有研究表明,气溶胶会影响云滴谱的离散度。实际上,离散度也会受到夹卷混合过程的影响。本研究利用观测资料和数值模拟对此进行了深入分析。飞机观测资料包括美国南部大平原地区的浅对流(RACORO项目)和西太平洋地区的深对流云(TOGA-COARE项目)。虽然在浅对流和深对流云中,均匀夹卷混合过程均占主导,但在浅对流云中,离散度和夹卷率正相关,而在深对流云中,两者负相关。如图1所示,深对流云中夹卷的增强使离散度减小了,这与很多传统观点不一致,传统观点认为夹卷作用会使云滴谱增宽,云滴谱会向小云滴方向发展。图2给出了云滴谱随夹卷率的变化。其中图2中根据夹卷率的范围(0.10 km~(-1)-0.40 km~(-1))将云滴谱分成等宽的3档,这三档中λ的范围分别为:0.10 km~(-1)-0.20 km~(-1)、0.20 km~(-1)-0.30 km~(-1)和0.30km~(-1)-0.40 km~(-1)。每档中的云滴谱的个数分别为:10、50和39个,然后对每档中的所有云滴谱求平均从而得到平均云滴谱,从图中可以看出随着夹卷率的增大,云滴谱整体向下移动。图2b中采用类似的思路将所有的云滴谱等分成12档,每档中的云的个数分别为:3、1、5、7、14、10、12、11、13、6、12和5个,因为前两档内云的个数相对较少(分别为3个和1个),所以这两档在求平均的时候被合并成一档。和图2a相比,图2b中云滴谱随夹卷率的变化较复杂。比如从图2b可以看出,云滴谱内半径(r_a)大于3.75μm的云滴数浓度在夹卷率从小于0.32 km~(-1)增大到大于0.32 km~(-1)的过程中是减少的,但是云滴谱内r_a小于3.75μm的云滴的数浓度在此过程中却是增多的。为了更详细的展示不同尺度云滴云滴的数浓度随λ的变化特征,图2b中将云滴谱划分为三个部分:分别为r_a3.75μm(云滴谱的前两档)、r_a位于3.75-12.75μm(云滴谱的中间六档)和12.75-23.25μm(云滴谱的最后七档),即图2b中所示的N_1,、N_2和N_3。从这种划分方法看,前两档云滴被划为N_1,剩余的13档被划分为档数大致相当的两部分(N_2和N_3)。在所有的99个云中,夹卷率和这所有三个r_a范围内的云滴数浓度(N_1、N_2和N_3)之间的关系都成显著的负相关,对应的相关系数分别为-0.32、-0.49和-0.57。这和图2a中的结论一致,表明夹卷混合过程使云滴谱内不同尺度的云滴的数浓度同时减少了。进一步分析表明小云滴是影响相关性正负号的关键因子。同时,利用显式混合气泡模式,模拟了夹卷混合机制对离散度的影响。结果表明,当干空气中的相对湿度较小时,夹卷混合机制与离散度正相关,但当相对湿度增大时,相关性从正变成负。这种现象与湍流耗散率有关。当相对湿度较小时,较大的耗散率表示更均匀的夹卷混合机制,云滴不容易完全蒸发掉,小滴增多,离散度增大。当相对湿度较大时,受夹卷影响的云接近绝热云,湍流耗散率大表示每一个云滴附近的温度和湿度分布更均匀,云滴同步增长,离散度减小。该结果将提高对气溶胶-云相互作用和气溶胶间接效应的理论认识。

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前11条
1 郑国光;;对熵原理得出的理论云滴谱方程的验证[J];新疆气象;1988年02期
2 张学文,郑国光;从熵原理得出的稳定层云的云滴谱方程[J];高原气象;1989年03期
3 汪宏七,赵高祥;云微物理特性对云光学和云辐射性质的影响[J];应用气象学报;1996年01期
4 吴兑;宁夏地区6—7月降水性层状云的云滴谱特征[J];气象;1987年09期
5 王旭;李金玉;;伊犁河谷春季高层云滴谱分析[J];安徽农业科学;2008年30期
6 程周杰;王洪芳;白洁;;云微物理参数的地基探测反演研究综述[J];气象科技;2007年01期
7 肖辉,徐华英,黄美元;积云中云滴谱形成的数值模拟研究(一)——盐核谱和浓度的作用[J];大气科学;1988年02期
8 周广强;赵春生;秦瑜;;云滴谱的不确定性对中尺度降水的影响[J];热带气象学报;2005年06期
9 肖辉,徐华英,黄美元;积云中云滴谱形成的数值模拟研究(二)——各种碰并过程、大气层结等的作用[J];大气科学;1988年03期
10 金华;黄梦宇;于潇洧;刘建忠;何晖;马新成;张磊;毕凯;李黑平;;一次飞机播撒吸湿性焰剂试验的微物理探测浅析[J];气候与环境研究;2012年06期
11 卢萍,郑琴,宇如聪,穆穆;最优化方法在确定对流混合层顶夹卷率中的应用[J];大气科学;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 程周杰;王洪芳;白洁;;使用毫米波云雷达反演云滴谱[A];中国气象学会2006年年会“航空气象探测、预报、预警技术进展”分会场论文集[C];2006年
2 王晓峰;薛惠文;房文;郑国光;;浅积云云滴谱相对谱宽研究[A];第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集[C];2010年
3 周广强;黄梦宇;;人为气溶胶的一个间接强迫:云滴谱在降水中的作用[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
4 程周杰;王洪芳;白洁;;利用地基方法探测反演云微物理参数[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
5 郭小浩;陆春松;赵天良;;深对流云夹卷率观测研究[A];第31届中国气象学会年会S8 第16届全国云降水与人工影响天气科学会议——大气水资源开发利用与气象防灾减灾[C];2014年
6 陆春松;刘延刚;Seong SooYum;牛生杰;Satoshi Endo;;一个估算积云中夹卷率的新方法[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S14人工影响天气与大气水资源开发利用[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 罗涛;边界层夹卷参数化及光学湍流特性的室内模拟研究[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 程海虹;暖性积云滴谱生长及人工催化的数值模拟[D];南京气象学院;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978