非降水条件下地面至云底气溶胶物理参数梯度变化

The atmospheric aerosol influences the activation ability of cloud, and also affects the energy budget of the earth-atmospheric system, whose mechanism behind the process of changes is still a lot of confusion, and it is still difficult to obtain the gradient variation of physical parameters of aerosols from the surface to the bottom of the cloud. Based on the joint inversion method of the comprehensive detection and physical inversion, this project wants to study the gradient variation of physical parameters of aerosols from the surface to the bottom of the cloud under the condition of non-precipitation, including aerosol particle size distribution, average effective radius, surface area, volume concentration, number concentration, refractive index, extinction coefficients, and so on. The implementation of this project has important theoretical significance to understand the basic scientific issues of the interaction of cloud-aerosol-radiation, and will also enhance our understanding of aerosol radiative effect under different weather condition, which has important practical value for development of aerosol relevant investigative works.

大气气溶胶影响云的活化能力，同时也对地气系统能量收支有着重要影响，该过程背后的变化机制在科学上尚有不少困惑，其中之一是目前仍然难以获知从地面延伸到云底的气溶胶粒子的物理参数梯度分布情况。本项申请拟利用综合探测与物理反演相结合的联合反演方法，研究非降水条件下地面至云底的气溶胶物理参数空间梯度变化特征，包括气溶胶粒子谱分布、平均有效半径、表面积、体积浓度、数浓度、复折射指数、消光系数等。本项目的实施对理解云-气溶胶-辐射相互作用这一基础科学问题具有重要的理论意义，同时也将提高我们在不同天气环境条件下气溶胶辐射效应的科学认知水平，对气溶胶相关研究工作的发展具有重要的实际价值。

大气气溶胶影响云的活化能力，同时也对地气系统能量收支有着重要影响，该过程背后的变化机制在科学上尚有不少困惑，目前仍然难以获知从地面延伸到云底的气溶胶粒子的物理参数梯度分布情况。本项目围绕建立非降水条件下地面至云底的气溶胶粒子联合反演算法；绘制非降水情况下云底以下气溶胶物理参数空间分布特征图谱两个科学问题展开工作，实现了预期的研究目标，取得以下研究成果：. 1>研究了具有代表性的国家气候站寿县、典型城市南京等气溶胶的垂直分布特征,包括不同污染条件下气溶胶的光学特征、气溶胶类型以及边界层高度PBLH的特性，并通过实例分析了它们与气象要素的相关性;发展了相关的算法并绘制了非降水情况下云底以下气溶胶物理参数空间分布特征图谱。. 2>结合飞机航测、地面观测、再分析资料和WRF-Chem模拟，研究了大尺度天气型、局地边界层热力结构、气溶胶垂直分布和不同类型气溶胶的辐射效应AREs之间的复杂关系。悬浮气溶胶也可以通过ARE在一定程度上改变边界层的热力学稳定性，天气条件可以通过影响边界层热力结构和气溶胶垂直分布来调节PBL-气溶胶反馈的敏感性。. 3>进一步拓展研究了大尺度云系在发展、成熟和消亡阶段，云高、雷达反射率、光学厚度、修正极化亮温和有效粒子半径等参数的径向分布特征；利用加密探空资料研究大尺度云系过境时的大气边界层高度、气象参数的时-空梯度变化特征和机理,同时还探讨了云、雷电、干空气层和气溶胶特性之间的科学问题。. 本项目的实施对于理解云-气溶胶-辐射-降水相互作用机理及其参数化这一国际热点科学问题具有重要的理论意义；同时，也将提高我们在不同天气环境条件下气溶胶间接效应的科学认知水平，对气溶胶相关研究的发展也具有重要的实际意义和科学价值。