對流云對大氣氣溶膠和相對濕度變化響應的數值模擬

榮艷敏 銀燕

南京信息工程大學中國氣象局大氣物理與大氣環境重點開放實驗室,南京 210044

對流云對大氣氣溶膠和相對濕度變化響應的數值模擬

榮艷敏 銀燕

南京信息工程大學中國氣象局大氣物理與大氣環境重點開放實驗室,南京 210044

利用二維面對稱分檔云模式研究了氣溶膠顆粒物濃度和尺度譜分布對混合相對流云微物理過程和降水的影響,并重點討論了氣溶膠效應隨環境相對濕度的變化。結果表明,在初始熱力和動力條件相同的情況下,相對清潔的海洋性云在發展和成熟階段能更有效地產生雨滴、冰晶和霰粒,形成更強的雷達反射率。隨著氣溶膠濃度增加,比如在本文模擬的污染大陸性云中,氣溶膠粒子數濃度的增加限制云滴增長,不利于降水粒子的形成。模擬結果也發現,環境相對濕度對氣溶膠效應有顯著影響,即當地面相對濕度從50%增大到70%時,所模擬的云從淺對流泡發展為深對流云;氣溶膠對云微物理特性和降水的影響在干空氣中較小,但在濕空氣中表現非常顯著,這與前人結果一致。隨著相對濕度的增加,冰相粒子出現的時間提前,增長加快,云砧范圍擴大,但相對來說,降水起始時間對相對濕度的變化比氣溶膠更敏感。

氣溶膠 云微觀結構 降水 相對濕度

1 引言

氣溶膠通過云對氣候的影響(氣溶膠的間接氣候效應)是氣候變化與預測研究中的主要不確定因子。氣溶膠在大氣過飽和或接近飽和的情況下,可以作為云凝結核(Cloud Condensation Nuclei,簡稱CCN)和冰核(Ice Nuclei,簡稱IN)形成降水粒子胚胎,通過改變云內的粒譜分布和云的微物理過程而改變降水過程。隨著人類活動的加劇,人為污染物排放增加了大氣氣溶膠濃度。野外觀測和衛星數據分析顯示,云滴數濃度隨著氣溶膠濃度的增加而增加,但云滴有效半徑減小,一定程度上抑制了降水的發展(Rosenfeld,2000;Rudich et al.,2002;黃夢宇等,2005;段婧和毛節泰,2008)。但在重污染的沿海城市以及熱帶對流云中,也有研究發現氣溶膠能促進降水(Shepherd and Burian,2003;Fan et al.,2007)。因此,目前對氣溶膠影響云和降水的問題上仍然存在很大分歧。

近年來,國內外有關氣溶膠對不同類型云的影響用不同的數值模式進行了大量研究。在污染地形云中,云滴濃度明顯的增長伴隨著有效半徑的顯著減小(Martinsson et al,1999;戴進等,2008)。積云中降水率和降水量隨氣溶膠粒子濃度變化顯著(Reisin et al.,1996;Khain et al.,2004)。Yin et al.(2000)為了模擬不同尺度CCN粒子對降水形成的影響,建立了一個二維的分檔云模式,他們的數值試驗表明,在細小核(r＜0.1μm)濃度較高的大陸性云中,CCN巨核(r＞1μm)的出現會對降水形成產生一定的促進作用,但在細小核較少的海洋性云中,CCN巨核的影響比較小,降水的形成發展主要決定于大云滴的數量。Feingold et al.(2005)發現,暖積云中氣溶膠的增加導致降水明顯減少。Jiang et al.(2006)研究表明,從清潔到污染情況下,淺積云中氣溶膠濃度的變化能抑制降水但不改變云生命史。有關熱帶深對流云的研究,金蓮姬等(2007)指出,當云凝結核數濃度增加時,對流云的爆發性增長階段的垂直速度減小,使得對流云從中低層向高層的水物質輸送量減少,從而使云砧卷云冰晶的數量減少。Fan et al.(2007)發現,隨著氣溶膠濃度的增加地面累積降水增加,在氣溶膠濃度超過某一臨界值時,大多數云特性對氣溶膠不再敏感,并且在氣溶膠濃度極高的條件下,降水隨著氣溶膠的增加而減少。可見,由于云過程的復雜性和其他環境條件的影響,氣溶膠在云和降水過程中的作用存在很大不確定性,有關氣溶膠和云的數值模擬也存在一些爭議。

相對濕度(Relative Humidity,簡稱RH)是影響云微物理和動力過程的主要因素之一。在不同水汽含量的空氣中,氣溶膠對云發展和降水的影響可能存在明顯的不同。貝耐芳和趙思雄(2002)指出,初始水汽條件是影響降水發生發展過程的重要因子之一。氣溶膠對氣候的影響也依賴于氣溶膠與水汽的相互作用及其有效性。Khain et al.(2005)分析了云和降水在不同RH發展的試驗,他們的結果表明,氣溶膠對降水影響在很大程度上決定于RH。Altaratz et al.(2008)的模擬結果也表明,濕度和氣溶膠都影響著云體內部和外部范圍,但影響方式不同,但他們只考慮了暖積云中濕度對氣溶膠效應的影響,忽略了冰相過程。

由于緯度、地形、大氣環流等的影響,我國各地平均水汽含量的分布差異很大。鄒進上和劉惠蘭(1981)指出,我國平均水汽含量南方大,西北方小,愈深入內陸,水汽含量愈小。水汽含量的多少及其變化直接影響降水的形成,這也是造成我國降水南北差異的重要因子之一。盧萍等(2009)研究表明,初始水汽條件決定著降水強度。為考查我國南北方不同背景氣溶膠和濕度條件下,對流云的發生發展及其微物理過程和降水形成機理,本文采用二維混合相微物理分檔面對稱非靜力學模式,針對不同地區的氣溶膠顆粒物濃度、尺度譜分布及環境相對濕度,更細致地模擬氣溶膠對云和降水在不同環境相對濕度下的影響。本工作可以視為Yin et al.(2000)工作的繼續和延伸。

2 模式描述

本文采用以色列Tel Aviv大學的二維混合相微物理分檔面對稱非靜力學模式(Yin et al.,2000)。模式中的水平及垂直風場由流函數和渦度方程計算得到,考慮了風場、垂直位溫擾動、比濕擾動、CCN濃度、各種水成物的比濃度及比質量的動力學過程。模式中考慮的水成物主要有水滴、冰晶、霰、雪花4種,微物理過程詳見Yin et al.(2000)。各種水成物粒子均分為34檔,第2檔的水成物質量為第1檔的2倍,依次類推。液、冰相的第1檔和最后1檔的質量分別為0.159×10-13kg和0.174 68×10-3kg,對應的直徑為3.125μm和8063μm。氣溶膠分為57檔,最小粒子半徑為0.004μm。模式分辨率為300 m×300 m,水平范圍為30 km,垂直為12 km,蒸凝過程時步為2.5 s,其他過程時步均為5 s,積分時間80 min。

3 模式初始化及數值試驗

3.1 初始熱力學條件

大氣層結和氣溶膠對云和降水的發生發展均起重要作用。本文采用理想的探空曲線來描述夏季對流云的平均溫濕層結(Yin et al.,2002)(圖1),云底溫度8～10℃,云頂溫度-25℃。采用熱泡擾動方式,在水平均一的初始環境場中觸發對流的產生,即在t=0時,在水平區域中心600 m高度處加一個1℃的瞬間擾動,為了避免受邊界影響而引起計算不穩定,取離地面最近格點為擾動中心。由于探空曲線所表征的大氣狀況具有較弱的風切變,本工作中尚未考慮環境風切變的影響。

3.2 數值模擬方案

模擬中考慮了海洋性氣溶膠(簡稱MR)、清潔大陸性氣溶膠(簡稱CN)和污染大陸性氣溶膠(簡稱PC),在保證初始熱力和動力條件不變的情況下,討論了三種不同背景氣溶膠下云的宏微觀結構和降水的發展,MR、CN和PC中初始氣溶膠總濃度分別為200 cm-3、1000 cm-3和3000 cm-3。假定氣溶膠標高為2500 m,濃度隨高度呈e指數遞減。模式中不考慮氣溶膠粒子的化學成分,根據Take and Kuba(1982)研究,CCN的化學成分對云滴譜分布影響不大。假定所有氣溶膠都為水溶性的,CCN粒子化學組成為硫酸銨,與Yin et al.(2000)的研究一致。

圖1 模式所采用的溫度和露點垂直廓線Fig.1 Vertical profiles of temperature and dew point used in the model

為了考慮RH對積云發展的影響,保持其他初始條件不變,地面RH選擇50%、60%和70%,其中RH隨高度按同一比例變化,例如,地面RH為70%時,1.5 km處RH為90%,討論三類云團在不同RH下的宏微觀結構及其降水演變規律,以及積云特性對氣溶膠和低層RH的不同敏感度。

4 結果分析

4.1 氣溶膠效應

4.1.1 對云宏微觀結構的影響

圖2給出了MR、CN和PC三類云發展過程中云內各參數隨時間的變化情況。從圖2a可以看出,在云形成和發展階段,三類云的最大上升速度基本一致,由于所有模擬采用相同的熱泡啟動。28 min以后最大上升速度快速增加,是由于云滴凝結核化釋放潛熱導致對流增強。40 min時凝結率達最大,上升速度繼續增大是冰晶形成過程中釋放潛熱造成的。MR、CN和PC中最大上升速度分別為13.0 m/s、13.2 m/s和12.7 m/s,污染大陸性云中最大上升速度較小。Cui et al.(2006)分析指出,相對污染云中云滴較小,有利于云滴在云邊界處的蒸發,使云的垂直發展受到限制。50～60 min之間出現顯著差異,MR和CN中首先出現小峰值,主要是因為液滴凍結和液滴與冰晶碰撞過程中不斷釋放潛熱。70 min以后的小幅度增加,是由于降水粒子沉降導致的下沉氣流,促發對流再次發展。

圖2 MR、CN、PC三類云中心各參數隨時間變化的情況:(a)最大上升速度;(b)最大雷達反射率;(c)最大液水含量;(d)液滴最大濃度(MNC);(e)冰晶最大含水量;(f)冰晶最大濃度(MWC);(g)霰粒最大含水量;(h)霰粒最大濃度Fig.2 Time evolutions of variables at the main updraft core in cases MR(marine aerosol),CN(clean continental aerosol),and PC(polluted continental aerosol):Maximum(a)vertical velocity and(b)reflectivity;(c)maximum liquid water content;maximum water contents(MWCs)for(e)ice crystals and(g)graupel particles;maximum number concentrations(MNCs)of(d)drops,(f)ice crystals,and(h)graupel particles

三類云都是在模擬初始化23 min以后開始迅速發展,43 min時MR中液水含量(LWC)首先達到最大值。在云發展階段,云中最大LWC相差不大(圖2c),PC中云滴數濃度大幅度增加(圖2d),是因為污染大陸性云內較高的氣溶膠濃度導致更多云滴凝結。43 min后最大LWC開始減小,伴隨著冰晶和霰粒質量的迅速增加,說明LWC向冰相過程轉變。由于大滴的碰撞和雨滴的形成,云滴數濃度快速減少,48 min時海洋性云最先開始降水(表1)。60 min以后最大LWC出現第二個峰值,此時云滴數濃度很小,對應著最大降水率(表1)。

模擬34 min后冰晶開始形成,40 min之后冰晶質量和濃度快速增長,在49 min時MR中冰晶數濃度首先達到峰值(圖2e和2f)。MR中冰晶質量和濃度要高于PC,而CN介于兩者之間,這與不同云中生成冰晶的微物理過程不同有關。如表2,在海洋性云整個生命史中,冰晶形成以凝華過程為主,生成冰晶量為521 L-1,凍結過程只有在云的發展階段、上升氣流垂直速度較大時才產生較高的冰晶量(Yin et al,2002),共有24.5 L-1冰晶產生。對于污染大陸性云,凝結-凍結過程占主導地位,生成冰晶量為108 L-1,其次為凝華過程,生成冰晶量為40.0 L-1。在相同的初始條件下,40 min時,MR、CN和PC對應的冰面過飽和度分別為18.7%、16.7%和16.5%,MR中較低的云滴濃度導致較高的冰面過飽和度,有利于冰晶的核化和增長,PC中由于大量小云滴的產生和凝結增長消耗了云內的大部分過飽和水汽,冰晶活化因此受到抑制,較多的小粒子隨上升氣流到達凍結層以上,凍結產生大量的冰晶。在清潔大陸性云中,冰晶開始形成時以凝華過程為主,最大生成率可達266.4 m-3/s,凝結凍結生成率不斷增加,在48 min時達最大184.9 m-3/s,隨后就迅速減小,仍以凝華過程為主,在云的整個生命史中,凝華和凝結—凍結過程冰晶生成量分別為62.5 L-1,53.0 L-1,冰晶總質量最小。

分析霰粒增長的微物理過程,霰粒主要通過大滴凍結和液滴與冰晶碰撞生成的,如圖2g和2h所示,MR中霰粒大概在42 min開始形成,而CN為44 min,PC中最遲47 min,海洋性云中霰粒的提前出現是因為大滴的生成時間早(Yin et al.,2000)。霰粒增長過程對過冷水滴的消耗使LWC迅速減小(圖2c),反過來有限的液滴含量又限制了霰粒質量與濃度的增加。MR中霰粒質量最大可達4.11 g/kg,遠大于CN中的2.94 g/kg,但兩類云中霰粒數濃度卻十分接近,說明海洋性云中霰粒的粒徑尺度大于清潔大陸性云中。污染大陸性云中,冰晶尺度小,一個冰晶要吸附很多液滴才能轉換成霰粒,碰并效率低,使霰粒的質量與濃度也因此維持低值,降水開始以后,霰粒數濃度基本不變,因為粒子半徑小不利于沉降而滯留在云體上部。

表1 MR、CN和PC三類云中心主要物理量的變化Table 1 The evolutions of the main parameters in cases MR,CN,and PC

表2 不同微物理過程中冰晶的生成率隨時間的變化(單位:m-3/s)Table 2 The maximum ice formation rate(m-3/s)at selected times in various microphysical processes

從雷達反射率隨時間的變化(圖2b)可以看出,MR中的雷達回波出現最早,55 min左右,即在云成熟階段,雷達回波強度最大,達到65.8 dBZ,回波頂最高,PC中出現最遲,最大雷達反射率為50.3 dBZ。在云發展和成熟階段,MR中能更有效地產生雨滴、冰晶和霰粒,導致MR中更強的總體雷達反射率,降水開始后,雷達反射率降低。

4.1.2 對地面降水過程的影響

圖3 MR、CN和PC個例中地面降水變化情況:(a)最大降水率隨時間變化;地面累積(b)降水量、(c)液相降水量、(d)冰相降水量Fig.3 (a)Time evolution of maximum precipitation rate,and the accumulated precipitation amount from(b)the total condensate,(c)liquid phase,and(d)ice phase in cases MR,CN,and PC

從圖3a中可以看出,MR中降水相對CN提早2 min,PC中降水會更晚一些,暖云降水和冷云降水類似(圖3c和3d)。隨著氣溶膠濃度的增加,最大降水率由268 mm/h下降到34.8 mm/h,地面累積降水量不斷減小(圖3d)。Jiang et al.(2006)研究表明,從清潔到污染情況下淺積云中氣溶膠濃度的增加能抑制降水。本文PC中幾乎沒有出現冰相降水,這是由于污染云中粒子尺度比較小,在降到地面之前已全部融化為液滴或蒸發。

4.1.3 對云中各水成物的質量譜和濃度譜的影響

圖4、5、6給出不同云中模擬中心不同高度液滴和霰粒的質量和濃度譜分布情況。在云底高度2.1 km附近,在云形成和發展階段(40 min),MR譜較寬,PC譜最窄,這說明初始氣溶膠濃度的過量增加使得云滴的尺度變小,滴譜向小尺度方向移動。上升速度達最大時(44 min),帶來豐沛水汽,促進粒子凝結增長,質量有所增加,MR中大粒子的增加,加速了碰并過程,使得降水粒子提前產生。Reisin et al.(1996)利用二維軸對稱積云模式模擬發現,海洋性云能更有效地產生降水。到54 min時降水已開始,云滴群的碰并加速,小云滴質量和濃度降低,達到降水尺度的液滴大為增加。

圖4 MR、CN、PC三類云中心2.1 km高度液滴的(a-c)質量濃度(M)和(d-f)數濃度(N)譜分布。D:粒子直徑;X:水平范圍Fig.4 Distribution functions of(a-c)mass concentration(M)and(d-f)number concentration(N)of drops at 2.1-km height at different times at the cloud centers in cases MR,CN,and PC.D:particle diameter;X:horizontal extent

圖5 同圖4,但為6 km高度Fig.5 As in Fig.4,but at 6-km height

圖6 同圖4,但為6 km高度霰粒的質量濃度(a-c)和數濃度(d-f)譜分布Fig.6 As in Fig.4,but for(a-c)mass concentration and(d-f)number concentration of graupel particles at 6-km height

在云頂高度6 km附近,隨著上升速度的增加,較多的小粒子被輸送到高層,MR和CN中較大的粒子(44min)不僅能收集小粒子,還能促進冰相粒子的凍結和液滴-冰晶碰并過程。液滴凍結對大小很敏感,一旦被抬升到凍結層,大粒子首先凍結。如圖6a,云發展到44 min時,PC中還沒有霰粒生成,說明MR和CN中大粒子的出現使霰粒提前生成。54 min降水開始后云內小滴濃度略有回升(圖5b),MR和CN中霰粒的譜均增寬,對應的質量和濃度相應增加,PC中的譜相對要窄(圖6b)。隨著降水的發展,小滴的碰并減少及大滴的降落,到60 min三類云中液滴的質量譜和濃度譜峰值明顯減少。MR和CN中霰粒不斷融化,質量和濃度減少,PC中霰粒質量和濃度沒有發生明顯變化。由于PC中霰粒尺度小,不利于沉降而滯留在云上部。可見,大滴的出現有利于霰粒的形成和增長,背景氣溶膠濃度越高,霰粒越不易形成,形成的粒子尺度越小。

4.2 環境空氣相對濕度的影響

為了研究不同RH下氣溶膠對云特性的影響,這里選擇了MR、CN和PC三種不同背景氣溶膠濃度,分析地面RH為50%、60%和70%時積云的發生發展狀況。

云發展受環境RH影響很大,如圖7給出了MR在地面RH分別為50%、60%和70%時,液滴、冰晶和霰粒的質量濃度以及二維風場在不同時刻的空間分布。在干環境下,云發展緩慢,只有淺的暖積云生成。隨著RH的增加,云迅速發展為深對流云。云底高度隨RH增加略有降低,而云頂高度迅速抬升,范圍延伸(云底和云頂范圍定義為各水成物的混合比大于等于0.01 g/kg的高度范圍)。Altaratz et al.(2008)模擬指出,云頂對RH的變化非常敏感。模擬云中各水成物質量濃度受低RH的限制,但在高RH下快速增長,其數濃度同樣隨著初始時刻RH的增大而增大(圖略)。RH從50%增大到70%,豐沛的水汽有利于云滴的凝結核化,使得RH為70%時云開始發展時間提早15 min。RH為70%時,最大上升速度為17.8 m/s,對流發展劇烈,能把低層豐沛的水汽輸送到高層,冰相過程快速發展,云中霰粒較早形成,降水提前產生。

圖7 不同RH下MR云中液滴、霰粒和冰晶的質量濃度以及二維風場在36、44、50 min的空間分布(質量混合比等值線分別為0.01、0.1、1、2、3、4 g/kg)Fig.7 Spatial distributions of mixing ratio for drops,graupel particles,and ice crystals,and wind vectors at time 36,44,and 50 min in case MR under different initial RH conditions(the contour values are 0.01,0.1,1,2,3,and 4 g/kg,respectively)

如圖8g,RH從50%增加到70%,液滴平均有效半徑只有小幅增加,但對氣溶膠濃度相當。PC中平均有效半徑始終小于MR和CN,液滴大小由核化的液滴數量和云中過飽和度共同決定,而兩者具有相反的作用。云動力過程隨RH變化非常明顯,如圖8h,最大上升速度隨RH增大快速增加,隨氣溶膠濃度變化只在濕空氣中表現明顯。濕空氣中更多的水汽能加速氣溶膠的凝結核化,增強氣溶膠對云微物理和動力過程的影響。

三類云團在不同RH下降水情況如圖9所示。在相同的初始熱力條件下,降水起始時間對RH非常敏感,氣溶膠影響相對較弱,Khain et al.(2005)發現,大陸性云降水要比海洋性云有明顯的延遲。氣溶膠對最大降水率的影響在濕空氣中表現得更加明顯(圖9b),累計降水量受RH的影響同最大降水率類似,PC中降水最弱,同Fan et al.(2007)結果一致。由此可見,濕環境為氣溶膠和降水之間的關系創造了有利條件。

圖8 不同RH下MR、CN、PC三類云中各參數的變化:(a)最大液水含量;(b)液滴最大濃度(MNC);(c)冰晶最大含水量(MWC);(d)冰晶最大濃度;(e)霰粒最大含水量;(f)霰粒最大濃度;(g)液滴平均有效半徑;(h)最大上升速度Fig.8 Variables in cases MR,CN,and PC under different RH conditions:(a)Maximum liquid water content;maximum water contents(MWCs)for(c)ice crystals and(e)graupel particles;maximum number concentrations(MNCs)of(b)drops,(d)ice crystals,and(f)graupel particles;(g)average effective radius;(h)maximum updraft

5 結論

圖9 不同RH下MR、CN、PC三類云中降水初始時間(a)和最大降水率(b)的變化Fig.9 (a)Rain initiating time and(b)maximum precipitation rate in cases MR,CN,and PC under different RH conditions

利用二維分檔云模式對氣溶膠顆粒物濃度和尺度譜分布對混合相對流云的影響進行了數值模擬,并重點討論了環境相對濕度對氣溶膠效應的影響。文中考慮了海洋性氣溶膠、清潔大陸性氣溶膠和污染大陸性氣溶膠,在初始熱力和動力條件相同的情況下,云微物理特性和降水受氣溶膠濃度影響顯著。相對清潔的海洋性云中更有利于降水的形成,由于大粒子和較高的過飽和度,加速了云滴碰撞過程和冰粒子凝華增長,使得海洋性云能更有效地產生雨滴、冰晶和霰粒,形成更強的雷達反射率。隨著氣溶膠濃度的增加,比如在本文模擬的污染大陸性云中,氣溶膠濃度的增加將爭食有限的水汽,限制云滴的增長,生成的大粒子少且碰并效率低,不利于降水的形成,同時云滴的蒸發冷卻抑制了對流的發展。

氣溶膠對云宏微觀結構和降水的影響很強地依賴于環境相對濕度,在濕空氣中表現得更加明顯。當地面相對濕度從50%增大到70%時,所模擬的云從淺對流泡發展為深對流云。從干空氣到濕空氣,冰相粒子出現的時間提前,增長加快,云砧范圍擴大。云中各水成物的質量和數濃度隨相對濕度的增加而增加,液滴數濃度和平均有效半徑對氣溶膠濃度更加敏感。氣溶膠對對流強度和降水強度的影響顯著,降水起始時間對相對濕度的變化比氣溶膠更敏感。

綜上所述,云特性和降水強度受氣溶膠濃度影響顯著,而初始大氣中水汽是否充沛,是影響云和降水的重要條件。我國南方的暖濕條件有利于對流系統的發生、發展和維持,氣溶膠效應表現得更加顯著,尤其是在相對干凈的空氣中,更有利于降水的發生。這暗示了氣溶膠在潮濕海洋性環境中扮演重要的角色,在污染地區,降水有所減少,而濕環境能加速云的發展和降水的形成。

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The Response of Convective Clouds to Aerosol and Relative Humidity:A Numerical Study

RONG Yanmin and YIN Yan

Key Laboratory for Atmospheric Physics and Environment of China Meteorological Administration,Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing210044

Using a two-dimensional spectral resolving cloud model,the effects of number concentration and size distribution of aerosol particles and relative humidity on mixed-phase convective clouds are investigated,and the changes in aerosol's effects with relative humidity are discussed.The results show that,under the same initial thermodynamic and dynamic conditions,the clean maritime clouds produce raindrops,ice crystals,and graupel particles more effectively in both development and mature stages,resulting in a stronger radar reflectivity.With the increasing in aerosol number concentration,such as in the polluted continental clouds simulated here,excessive aerosol particles limit the growth of cloud droplets and the formation of precipitation particles.It is also found that the aerosol effect on cloud properties and precipitation is strongly dependent on the environmental relative humidity,that is,as rela-tive humidity increases from 50%to 70%at the surface,the cloud changes from shallow cumulus cell to a deep convective cloud.The aerosol effect is not as important in the dry air as in the humid air.This is consistent with the previous studies.The increase of relative humidity makes ice particles form earlier and grow faster,and the cloud anvil expands to a larger area.However,the rain initiating time is more sensitive to relative humidity than to aerosol particle concentration.

aerosol,microstructure of cloud,precipitation,relative humidity

1006-9895(2010)04-0815-12

P426

A

榮艷敏,銀燕.2010.對流云對大氣氣溶膠和相對濕度變化響應的數值模擬[J].大氣科學,34(4):815-826.Rong Yanmin,Yin Yan.2010.The response of convective clouds to aerosol and relative humidity:A numerical study[J].Chinese Journal of Atmospheric Sciences(in Chinese),34(4):815-826.

2009-08-19,2010-01-05收修定稿

國家重點基礎研究發展計劃項目2006CB403706,科技部公益性行業(氣象)科研專項GYHY200706036,留學人員回國啟動基金,江蘇省“333人才工程”項目

榮艷敏,女,1983年出生,碩士,主要研究方向為大氣成分變化與區域氣候效應。E-mail:minny-886@163.com

銀燕,E-mail:yinyan@nuist.edu.cn