四川盆地人为源气溶胶对降水影响的研究

The net effect of aerosols on the precipitation depends on the environment conditions (air humidity, wind shear, and topography)，the cloud type，as well as on aerosol composition. This is a deeply regional problem. Although there is probably sufficiently aerosol precipitation in the Sichuan Basin, and it is necessary to exam the effect of anthropogenic aerosols of the Sichuan Basin on precipitation. A limited studies of the region about effect of anthropogenic aerosols on precipitation have done. That, the Sichuan Basin often was taken as one part of the research region in most studies about effect of aerosol, is unable to presented completely the characters of aerosol, cloud and topography of the Sichuan Basin. In this study, the Sichuan Basin will be taken as the object region. Firstly, a nearly 10-year dataset of aerosol, cloud and meteorological is used to examine the impact of anthropogenic aerosols on precipitation. Next, the chemistry version of the Weather Research and Forecasting model (WRFV3-Chem) will be used to conduct the sensitivity simulations about aerosol events or periods in which precipitation is influenced by aerosols obviously. Those simulation results will be analysed to provide further support and insight to the observation-based findings. The possible mechanism of the effect, under the certain topography, cloud and water vapor of the Sichuan Basin, will also discussed. The conduct of this study provides scientific significance to the knowledge of impacts of aerosols on clouds and precipitation in the Sichuan Basin.

气溶胶对降水的影响取决于周围的环境（湿度、风切变、地形）、云类型和气溶胶化学组分，是区域性非常强的问题。四川盆地有研究气溶胶影响降水的充分条件和必要性，但针对该区域的有关研究还未见开展。在其它的气溶胶影响研究中，四川盆地往往作为研究区域的一部分，导致其气溶胶、地形及云系特征不能被细致反映。本申请项目将以四川盆地为研究区域，利用近十年的气溶胶、云、气象要素等观测资料，定性分析四川盆地人为源气溶胶对降水的影响；再使用天气－化学模式WRFV3-chem，针对气溶胶事件或降水受影响明显的时期，通过敏感性试验定量定性分析人为源气溶胶导致的降水变化，其结果用于验证（支持）观测分析结论；综合观测分析和模拟结果，探讨在特有环流、地形、云系及水汽条件下的气溶胶影响降水机制。本项目的开展对认识四川盆地气溶胶对云和降水的影响机制有重要科学意义。

四川盆地（盆地）是全国气溶胶的高浓度区，同时降水也很丰沛。在过去十几年里，盆地的气溶胶浓度和降水都发生了巨大变化。两者的变化是否存在关系，已经是四川盆地气候和天气研究不可回避的内容。本项目利用2003-2012间9,10,11月的气溶胶光学厚度（AOD）、低云云量（LCC）和层云降水（LSP）的再分析资料，分析气溶胶与LCC和LSP之间的相关性。统计方法采用经验正交（EOF）和典型相关分析（CCA）三个变量场，这种方法又叫BPCCA。3个变量场的前两个EOF（EOF1，EOF2）的方差贡献超过50%。3个EOF1的数值均为同一符号，表明变量场有一致变化趋势。3个EOF2均呈现双支结构，其中西北支在四川，东南支在重庆，且两个分支数值符号相反。变量场被组合成3对LCC-LSP，AOD-LCC， AOD-LSP，并用变量场的前几个时间系数进行CCA分析，因子变量的变化时长也是考虑的影响因子。分析结果显示，盆地西北部，东南部和东南-西北对角线偏西是气溶胶影响LCC和LSP的3个主要区域。如果高浓度气溶胶与高LCC和高LSP的分布时间接近，则高浓度的气溶胶既能升高，也能降低高LCC和高LSP。高浓度气溶胶如果分布在盆地西北部和东南-西北对角线偏西，并且分布时间足够，则气溶胶不仅能影响LCC也能影响LSP。而气溶胶分布在盆地东南部只能对LCC有影响，不能影响到LSP。和降水空间位移效应一样，盆地上空的环流可以将LSP置于LCC和AOD的下风向。加上青藏高原会阻止下风向由于气溶胶浓度增加导致聚集的水汽扩散，因此会在高原东坡产生强降水。