气溶胶可以通过改变近地面辐射能量收支的直接效应以及作为云凝结核的间接效应调节大气的热力学状态,从而影响暴雨中尺度对流天气系统发生强度和时间,是中尺度数值模式暴雨预报不确定性来源之一。梅雨锋暴雨是我国长江中下游地区夏季的最主要灾害性天气过程之一,在我国社会经济活动高速发展导致气溶胶增加的背景下,研究气溶胶对梅雨锋暴雨的影响和机制非常重要。
近期,武汉暴雨研究所联合南京大学、美国佐治亚理工学院在气溶胶对梅雨锋暴雨及其预报的影响研究方面取得新进展。基于长江中游梅雨锋降水联合科学试验(Integrative Monsoon Frontal Rainfall Experiment; IMFRE)多源观测资料分析和中尺度数值模拟研究了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。在此基础上,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。
相关研究成果形成两篇论文分别发表在地学领域top期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres(2022年影响因子为5.22)和Atmospheric Research(2022年影响因子为5.965)。论文第一作者为武汉暴雨研究所刘琳副研究员,通讯作者为武汉暴雨研究所崔春光研究员、南京大学袁慧玲教授和佐治亚理工学院邓毅教授。


论文信息:
Liu, L., C. Cui, Y. Deng, et al., 2020. 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. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125, e2019JD031952. https://doi.org/10.1029/2019JD031952.
Liu, L., H. Yuan, Y. Deng, et al., 2023. Effects of aerosols on the forecasting of Mei-yu frontal storms over the Yangtze–Huai River valley. Atmospheric Research, 283, 106535. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106535.
|