考虑云滴谱离散度的云水自动转化过程参数化及其在数值模式中的应用

气溶胶-云-降水相互作用由于其对天气气候有着重要影响，且存在高度非线性，因而引起国内外多学科领域科学家的广泛关注，而云水自动转化过程(autoconversion process)是云微物理过程中最重要过程之一，决定着暖云性降水的开始，同时也是连接气溶胶、云和降水的重要桥梁。本研究着重改进和完善我们最新发展的考虑云滴谱离散度的双参数云水自动转化过程参数化方案，并实现与中尺度天气预报模式Weather Research and Forecast model (WRF)的完全耦合；进一步，利用耦合完善的参数化方案的WRF模式，通过不同气溶胶背景及大气环境因子等方面的敏感性研究，获得气溶胶对云和降水的可能影响，并探讨气溶胶影响降水不确定性的物理因子。可望为新一代天气气候模式提供一种可选的优化云微物理参数化方案，并为全面认识气溶胶的间接效应、全球效应提供一些有理论价值的创新性成果。

本研究着重改进和完善我们最新发展的考虑云滴谱离散度的双参数云水自动转化过程参数化方案，并实现与中尺度天气预报模式Weather Research and Forecast model (WRF) 的完全耦合；进一步，利用耦合完善的参数化方案的WRF模式，通过不同气溶胶背景及大气环境因子等方面的敏感性研究，获得气溶胶对云和降水的可能影响，并探讨气溶胶影响降水不确定性的物理因子。我们利用不同云滴谱离散度与云滴数浓度的关系式，估计出，相对于不考虑云滴谱离散度，气溶胶引起的云辐射强迫(气溶胶第一间接辐射强迫) 存在一个正负30%的不确定性。利用考虑云滴谱离散度的云水自动转化过程的参数化方案的中尺度数值模式，研究了对流系统中气溶胶对表面累积降水的影响。数值试验的结果表明，气溶胶对地表累计降水影响强烈依赖于云滴谱离散度与云滴数浓度的关系式的类型。利用耦合三种不同云水自动转化过程的参数化方案的中尺度数值模式，模拟结果显示气溶胶引起地表累积降水的变化高度依赖于云水自动转化过程参数化方案。总之，项目运行三年来，按计划进行顺利。我们课题组在WRF模式中发展了考虑云滴谱离散度的双参数云水自动转化过程参数化方案，并研究了云滴谱离散度在气溶胶-云-辐射-降水相互作用中的重要性。其研究成果已在Tellus B, Adv. Atmos. Sci., J. Meteor. Res., 以及Advances in Meteorology等国内外专业杂志发表SCI论文四篇。