袁慧玲教授课题组在气溶胶对江淮流域云-降水系统及其预报的影响方面取得新进展

发布时间：2022-12-14浏览次数：494

气溶胶-云相互作用是人类对地球水循环的理解和模拟中不确定性的来源之一。已有的研究表明，气溶胶对云-降水系统的影响依赖于气溶胶类型、云类型、大气的热、动力条件以及区域下垫面特征和季节变化等因素，具有很大的不确定性。江淮流域位于东亚季风影响的关键区域，作为全国霾污染的一个潜在高发区，在内陆湿润气候背景与区域下垫面改变的背景下，该地区气溶胶与云-降水的相互作用机制值得深入研究。

近期，我院袁慧玲教授课题组与中国气象局武汉暴雨研究所合作在气溶胶对江淮流域云-降水系统及其预报的影响方面取得新进展。首先，利用梅雨锋外场观测试验和中尺度数值模拟研究气溶胶对梅雨锋不同类型云-降水的影响。结果表明，污染情景产生更大的层云降雨面积和更小的对流降雨面积。虽然总降水量减少，但对流降水强度增加，导致梅雨降雨“局地化和对流强化”的效应从而增加了短时强降雨的可能性。该成果以“Localization and Invigoration of Mei-yu Front Rainfall due to Aerosol‐Cloud Interactions: A Preliminary Assessment Based on WRF Simulations and IMFRE 2018 Field Observations”为题发表于地学领域top期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》（2020年影响因子为4.261）。论文第一作者为博士生刘琳，通讯作者为武汉暴雨所崔春光研究员和佐治亚理工学院邓毅教授。

图1 梅雨期清洁和污染情景下对流的雷达反射率差异

袁慧玲教授课题组进一步设计了多组气溶胶扰动预报试验，研究气溶胶对整个梅雨期云和降水预报的影响。结果显示，由于梅雨期降水的湿清除作用，WRF模型中耦合气溶胶-化学模块后云滴数浓度的中值总体上小于WRF，云粒子的有效半径增大，增强了云向雨的转化和雨粒子对云滴的收集，从而促进了梅雨期暖雨的形成和降水效率的提高，最终提高了梅雨期5mm/h以上量级降水的预报技巧。该成果以“Effects of aerosols on the forecasting of Mei-yu frontal storms over the Yangtze–Huai River valley”为题发表于《Atmospheric Research》（2022年影响因子为5.965），论文第一作者为博士生刘琳，通讯作者为袁慧玲教授和佐治亚理工学院邓毅教授。

图2 2018年梅雨期WRF N_d扰动预报和WRF/Chem预报的小时降水预报评分

该系列研究受到国家自然科学基金项目“地基、空基联合观测的梅雨锋降水云分析和微物理研究(41620104009)”和“土壤湿度初始化对WRF-Hydro模式陆面水文过程模拟的影响（42075187）”等项目的资助。