对流云对大气气溶胶和相对湿度变化响应的数值模拟
大气科学中的数值模拟和数据分析
大气科学中的数值模拟和数据分析大气科学是研究地球大气的学科，它涉及的范围非常广泛，包括气象、气候、大气环境、空气质量等方面。
在大气科学的研究中，数值模拟和数据分析是两个非常重要的工具，它们有助于我们更深入地理解大气现象，预测天气和气候变化，提高环境保护水平。
一、数值模拟在大气科学中的应用数值模拟是利用计算机模拟现实世界中的自然现象，它是现代科学研究的重要工具。
在大气科学中，数值模拟可以模拟气象、气候、空气污染等大气现象，为大气科学研究提供了重要的一手数据。
数值模拟的基本原理是，将大气分为格点，并计算格点上各个物理量的变化。
数值模拟需要输入各种初始条件和边界条件，这些条件包括：气温、湿度、气压、风速、地形等，这些条件的准确性直接影响数值模拟的结果。
数值模拟在大气科学中的应用非常广泛，例如预测天气、气候变化、空气污染等。
预测天气是数值模拟最为常见的应用，数值模拟可以根据历史气象数据和当前气象数据，预测未来的气温、降雨、风速等天气现象。
气候变化的数值模拟则需要长时间的模拟运算，以便了解大气中物理和化学变化对气候变化的影响。
空气污染的数值模拟可以模拟污染物在大气中的传输和分布情况，为环境保护和城市规划提供数据支持。
二、数据分析在大气科学中的应用数据分析是大气科学中不可或缺的工具，它是处理和解释实验数据的重要手段。
数据分析可以帮助大气科学家研究气象、气候、空气污染等现象，并发现规律和趋势。
数据分析的基本方法包括描述性统计、推断性统计和机器学习。
描述性统计是通过计算单个变量的平均值、标准差、最大值、最小值等，来了解数据分布情况。
推断性统计是通过对统计样本进行推断，来得出总体的统计特征。
机器学习则是利用计算机算法学习数据的规律，并预测未来的发展趋势。
数据分析在大气科学中的应用非常广泛，例如研究气候变化趋势、气象灾害的发生概率、空气污染物浓度的变化趋势等。
数据分析可以从历史数据中寻找规律和趋势，并预测未来的气象、气候、空气质量等情况。
大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制
大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制引言：大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒，由固态或液态物质组成，尺寸范围从亚微米到数十微米不等。
这些微粒对大气环境具有重要的影响，其中最明显的效应就是对能见度、云和降雨的影响。
本文将探讨大气气溶胶对这些气象要素的作用机制。
一、大气气溶胶对能见度的影响机制1. 散射作用：大气中的气溶胶微粒能散射可见光，使得光线透过大气时遇到更多的散射微粒，从而降低能见度。
其中，散射角度越大，散射现象越明显，能见度减小越明显。
不同类型的气溶胶具有不同的散射特性，如硫酸盐气溶胶的散射效应最为明显。
2. 吸光作用：某些气溶胶微粒能够吸收可见光，降低光线的传播。
这种吸光作用主要取决于气溶胶的成分和大小。
特别是对于黑碳等吸收能力较强的气溶胶，可导致光线被吸收而使能见度下降。
3. 光学杂乱反射：大气中的气溶胶能够改变光线的方向，从而扰乱光线的传播。
这种光学杂乱反射作用也会导致能见度的减小。
二、大气气溶胶对云的影响机制1. 影响乳化：大气中的气溶胶水分呈现成为云滴或凝结为冰晶的初始核，促进云的形成和增长。
气溶胶的浓度和大小分布对云滴的形成和数量产生显著影响。
2. 改变云的微物理特性：气溶胶可导致云滴的数量增多，这样会增加云的光学厚度，改变云的反射和吸收特性。
此外，气溶胶还可以影响云滴的尺寸分布和凝结速率，从而改变云的性质和发展过程。
3. 影响云中水气的凝结和降水：气溶胶在大气中作为凝结核，在云滴或冰晶形成的过程中起到关键作用。
气溶胶的存在能够影响云中水气的凝结速率和降水过程，从而影响降水的形式和强度。
三、大气气溶胶对降雨的影响机制1. 影响云的演变：气溶胶的存在会改变云的演变过程，影响云的发展和增长，从而对降雨量和降水区域产生影响。
2. 改变云内部的物理条件：气溶胶对云滴形成和发展的影响，会改变云内部的物理条件，如湿度和温度的分布，从而影响降水的形式和降水粒子的大小。
中尺度气象学习题集
精心整理
中尺度气象学习题集
）小概率和频谱宽、大振幅事件
．滞弹性近似与包辛内斯克近似的比较，滞弹性近似的连续性方程形式为
无辐散；滞弹性近似中密度的变化不仅考虑热膨胀效应，而且也考
；
；
＜，对于未饱和大气是静力稳定的，而对饱和湿空气来说是静力不稳定。
:这个方法是以空中环境气流作为引导气流，
同时根据回波的大小和发展情况，
算出来的降水区的移动。
典型的超级单体有以下主要特征：
①在风暴移动的右边有一个持续的有界弱回波区
，弱毁波区经常呈园锥形，伸展到整个风暴的一半到三分之服的高度，穹窿高空，形成弱回波区。
②在平面上，超级单体是一个单一的细胞状结构，其外形呈圆到椭圆形。
它的水平特征尺度
15km。
的左边，在紧靠
④风暴中存在从中心向下游伸展的大片卷云羽，
①粗选只是考虑单个因子的预报能力，一般可按下列步骤进行：
第一步：列出可供选择的因子，并对所有样本查算这些因子的值；
；
＜xmin；
确定极值剔除数；
第五步：确定极值剔除数的临界值
第六步：如果满足条件
（4）中尺度大气运动不稳定研究；
（5）中尺度天气数值模拟和预报研究；
（6）中尺度灾害性天气的短期、甚短期和临近预报方法研究。
大气气溶胶研究的前沿问题
1990年代以来，由于气溶胶的气候效应 问题，气溶胶再次成为国际学术界的研究热 点之一，大气气溶胶是当今大气化学研究中 前沿的领域。国际大气化学研究计划(IGAC) 科学指导委员会于1994年将国际全球大气化 学研究计划和国际气溶胶计划 (ICAP) 合并 重组，大气气溶胶研究被列为三大研究方向 之一。大气气溶胶的研究内容，发展到包括 物理和化学的性状、来源和形成、时空分布、 对气候变化和环境质量的影响以及对大气化 学过程的影响等多方面、多层次的综合研究， 也涉及到大气科学的各个领域，具有很强的 综合性。
3 沙尘气溶胶研究 沙尘气溶胶又称为矿物气溶胶，是对流层气溶胶的主 要成分。据估计全球每年进入大气的沙尘气溶胶达10~20亿 吨，约占对流层气溶胶总量的一半。全球沙尘气溶胶主要来 自撒哈拉沙漠地区、美国西南部沙漠区和亚洲地区。亚洲沙 尘源区的地理位置及其形成沙尘暴的天气系统与其它沙尘源 区不同，同时，亚洲源区位于高原，起沙后更容易被输送到 很远的地区。 1998年4月15~20日在我国发生的沙尘暴灾害，影响面 覆盖了几乎我国东部所有地区，给人民的日常生活和工矿企 业、商业造成了极大破坏。在以后的几天时间，大量浮尘通 过大气上层的气流，先向东北越过阿留申半岛和阿拉斯加， 后向南进入到太平洋彼岸的美国加利福尼亚和洛基山脉的北 部尘在空中所形成的“沙云”使号称“阳光之州”的加利福 尼亚州从4月25日到28日见不到阳光。2000年春季中国发生 了十多次沙尘天气，其频率之高、范围之广、强度之大，为 十多年来所少见，引起社会各界的广泛关注。
尽管气溶胶只是地球大气成分中含量很少的 组分，但由于其在许多大气过程中的重要作用而 日益受到重视。随着环境污染问题的发展，已认 识到大气气溶胶自身的污染特性与其物理化学性 质以及在大气中的非均相化学反应有着密切的关 系。气溶胶还与其他环境问题如臭氧层的破坏、 酸雨的形成、烟雾事件的发生等密切相关。此外， 气溶胶对人体和其它生物的健康也有其特有的生 理作用 .
大气环境中气溶胶的吸湿性与云微物理过程
大气环境中气溶胶的吸湿性与云微物理过程气溶胶是大气中的微小颗粒物质，它对大气环境和云微物理过程产生着重要影响。
其中，气溶胶的吸湿性是关键因素之一。
本文将探讨大气环境中气溶胶的吸湿性与云微物理过程之间的关系。
首先，让我们来了解气溶胶的吸湿性是什么以及它是如何影响云微物理过程的。
一、气溶胶的吸湿性气溶胶的吸湿性是指其在大气中吸湿的能力。
气溶胶颗粒表面具有吸湿分子所需的活化能，当湿度较高时，气溶胶颗粒表面的活化能较低，吸湿性也相应增强。
气溶胶的吸湿性主要与颗粒的化学成分、尺寸和形状有关。
气溶胶吸湿性的增强会导致颗粒增大和形态变化，从而影响云微物理过程。
由于吸湿后的气溶胶颗粒更重，会对气流的上升和下沉造成影响，进而影响云的形成和发展。
另外，吸湿后的气溶胶颗粒会改变其光学特性，影响太阳辐射的散射和吸收，进而影响大气的能量平衡。
二、气溶胶的吸湿性与云微物理过程的关系1. 云凝结核的形成吸湿性较强的气溶胶颗粒有助于云凝结核的形成。
当湿度升高时，气溶胶颗粒表面的水汽会凝结成液滴，形成云微粒。
这些云微粒是云的种子，进一步导致云滴的形成和增长。
2. 云滴的数量和尺寸吸湿性较强的气溶胶颗粒能够吸附更多的水汽，形成更多的云滴。
而云滴数量和尺寸的增加，会直接影响云的亮度和反照率，进而影响气候变化。
3. 云降水的形成气溶胶的吸湿性还与云降水的形成密切相关。
吸湿性较强的气溶胶颗粒能够吸附更多的水汽形成云滴，由于云滴数量过多，导致云滴间的碰撞和凝结变得困难，从而抑制云滴的增长和降雨的形成。
三、气溶胶的控制对大气环境的影响大气中的气溶胶来源复杂，包括自然和人为来源。
然而，人为活动导致的气溶胶释放，如工业排放和交通尾气，已经成为主要源之一。
由于气溶胶的吸湿性与其化学成分和尺寸有关，人为活动释放的气溶胶通常具有较强的吸湿性。
大气中气溶胶的增加会增强云滴的形成和数量，进而改变云的光学性质，导致降水模式的变化。
此外，气溶胶的吸湿性还与大气中的能量传输有关，会对大气边界层的形成和温度分布产生影响。
《2024年基于WRF-CHEM模式的连续雾霾过程数值模拟及其能见度参数化》范文
《基于WRF-CHEM模式的连续雾霾过程数值模拟及其能见度参数化》篇一一、引言随着工业化进程的加快，空气质量问题逐渐凸显，特别是雾霾天气频繁出现，对人们的生产生活带来了极大的影响。
为了更准确地模拟和预测雾霾过程，学者们采用了各种气象模型进行研究。
本文将基于WRF-CHEM模式对连续雾霾过程进行数值模拟，并对其能见度参数化进行探讨。
二、WRF-CHEM模式简介WRF-CHEM是一种集成了气象和化学过程的大气环境数值模拟模型。
该模型在WRF（Weather Research and Forecasting）模式的基础上，增加了对化学过程的模拟，从而可以对大气中的污染物进行更为准确的预测和模拟。
三、连续雾霾过程的数值模拟1. 模拟设置本研究采用WRF-CHEM模式，设置了合适的网格分辨率、物理参数化方案和化学机制等。
针对连续雾霾过程，选择了合适的时间段进行模拟。
2. 模拟结果通过WRF-CHEM模式的模拟，我们得到了连续雾霾过程的浓度分布、风场、温度场等气象化学参数。
分析结果表明，模拟结果与实际观测数据较为吻合，说明WRF-CHEM模式在模拟连续雾霾过程方面具有较好的应用效果。
四、能见度参数化探讨1. 能见度与雾霾的关系能见度是衡量大气透明度的重要指标，与雾霾的发生、发展密切相关。
在雾霾天气中，大气中的颗粒物和气态污染物会降低能见度，影响人们的视觉感知。
2. 能见度参数化方法为了更准确地描述能见度与雾霾的关系，我们采用了不同的能见度参数化方法。
通过对不同方法的比较和分析，我们发现某种参数化方法在描述雾霾天气中的能见度方面具有较好的效果。
该方法考虑了大气中的颗粒物浓度、气态污染物浓度、相对湿度等因素，能够较为准确地反映能见度的变化。
五、结论本文基于WRF-CHEM模式对连续雾霾过程进行了数值模拟，并探讨了能见度的参数化方法。
通过模拟和分析，我们得到了以下结论：1. WRF-CHEM模式在模拟连续雾霾过程方面具有较好的应用效果，可以为空气质量预测和污染源控制提供有力的支持。
积云对流参数化方案
积云对流参数化方案积云对流参数化方案积云对流是天气系统中的一个重要组成部分，对于气象工作者而言，准确预测积云对流的发展趋势是至关重要的。
为了提高对于积云对流的预报准确度，气象科学家们研发出了积云对流参数化方案，该方案可以将数值模拟中的积云对流进行精细化描述，从而提高模拟的准确度。
积云对流参数化方案的主要特点包括以下四个方面：一、模拟空间的建模在建模时，积云对流参数化方案会采用格点模式，对模拟空间进行离散，利用三维网格状结构描述气象场的参数状态。
其中空气质量、水汽含量等参数都将被考虑在内，通过对大气动力学的运算，建立与方程统计。
在建模时，还需要注意考虑到地形高度及海拔等因素的影响。
二、积云的形态与作用机制积云对流参数化方案通过对积云形态及其在大气中的相互作用机制进行深入研究，从而描述积云的演化规律，精确定义积云内部物质的传输过程。
这使得气象预报从原先需要一次性综合分析整个气象系统，转变为了更精细、更分布式的分析。
同时，参数化方案还需要对积云的热力学、动力学、水力学和微物理等过程进行考虑，以提高模拟的准确度。
三、参数的选择与求解在积云对流参数化方案中，参数的选择是非常重要的，因为参数与模型的准确度是密切关联的。
需要根据模型所涉及的物理过程和模拟效果进行选择，同时需要对模型进行不断的校验和调整。
在求解参数值时，可以采用贝叶斯推理方法，通过不断迭代来逐渐逼近最优解。
四、模型结果的验证和优化在积云对流参数化方案中，模型结果的验证和优化是非常重要的环节。
为了保证模拟结果的准确性，需对模型运行结果进行不断的误差分析和优化。
同时还需要进行对比试验，用实际气象观测数据来验证模拟结果，以进一步提高模拟的准确度和可信度。
总结积云对流参数化方案的提出，在气象预报方面起到了非常重要的作用。
它不仅可以提高预报的准确率，还可以更好的描述大气运动过程，从而为气象科学的发展提供了有力的支持。
随着科技的不断发展，积云对流参数化方案将会逐渐趋向于自动化和数字化，为气象科学的研究和气象预报的发展，创造更加广阔的前景。
大气科学学报2010年第33卷总目次第1期
国家 自然科 学基金 委员会 地球科 学部南 京信 息工程 大学 大气资料 服务 中心资料 通讯 （１ ……… … （２ ） ３） １５
第 ２期
论 著
黄山大气气 溶胶 微观特性 的观 测研究 … …… 银 燕 ， 陈晨 ， 陈魁 ， 安俊琳 ， 王巍 巍 ， 振毅 ， 家德 ， 林 严 王静 （ ２ ） １９ 长三角地 区雾 的时空分 布及频 次模型研 究 …… ……… …… ……… ……… ……… …… … 周伟灿 ， 炜 （ ３ ） 魏 １７
大气 自由模与 长江 中下 游地 区入梅 的关 系… ……… ……… ……… …… 王海 燕 ， 陆维松 ， 陶丽 ， 濮梅娟 （ ３ ） ２ ６ 兰州周边 地 区地 闪 闪区统计特 征 Ｉ： 环境 风场及稳 定度特 征 …… … 尹 宜舟 ， 陈渭 民 ， 沈新 勇 ， 照荣 （ ４ ） 李 ２ ６ 简 讯
一
……… …… ………… …… 苗春 生 ， 瑜 ， 坚红 （５ 赵 王 ２）
种基 于进 化策 略的气象 学反 问题求解 算法研 究 …… …… ……… …… 耿 焕 同 ， 义 杰 ， 孙 张建 ， 闵锦 忠 （４ ３）
海 口市人 工催 化热 带对 流云增雨 降温 的数值模 拟 …… ……… …… ………… …… ……… ……… 黄 彦彬 （ ０ ４） 雷 州半 岛“ ７ ８ 致洪 特大 暴雨 的数 值模拟 ０．” …… …… ……… … 张 羽 ， 生杰 ， 牛 于华 英 ， 录青 ， 张 劳汉琼 （ ７ ４）
第 １期
论著
热带东 印度洋海 表温度持 续性 的秋季 障碍 …… …… ……… ……… ……… ……… 郭品 文 ， 杨丽 萍 ， 唐碧 （ ） １
“ 碧利斯 ” 引发湘 东南特大 暴雨 的多普勒 雷达 回波特 征分析
大气气溶胶
对人体健康的影响
气溶胶能吸附 SO2、NOx 及气态有机有毒物质（如 PAHs、PCB等），并在气溶胶表面发生多相反应。
H2O
SO2, COS, DMS
O3, H2O2
矿尘 黑碳
海盐 硫酸盐
NOx
硝酸盐
VOCs
Virus
OH,NO3 radicals
PAH, PCB
主要内容
大气气溶胶的化学组成
气溶胶粒子的化学组成
气溶胶辐射强迫
辐射强迫的定义：单位 W/m2
全球气候的变化由地气系统辐射平衡状况 决定。任何对该系统平衡的扰动并因而使 气候发生变化的因子成为辐射强迫因子， 主要有温室气体、云和气溶胶等。
在描述这些因子对气候的潜在影响时，往 往采用“辐射强迫”（radiative forcing）。
气溶胶辐射强迫
间接辐射强迫：可作为云凝结核， 影响云的微物理特性和宏观云量，影响 地－气系统的水循环，产生更加复杂和 不确定的间接辐射强迫。
气溶胶辐射强迫
与温室气体的辐射强迫比较：
1.对流层大气中气溶胶的生命周期很短，导致 空间分布高度不均，而且与排放源有关；
2.气溶胶直接辐射强迫是散射太阳短波辐射的 过程，主要在白天和夏季起主导作用。即具有 明显的日变化和季节变化。
❖ 重要性：
1. 化学 (干湿沉降,光化学烟雾,多相反应界面 etc.) 2. 气候效应 (直接气候效应及间接气候效应) 3. 环境质量（能见度） 4. 健康效应
对大气能见度的影响
气候效应
气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐射传输和地-气系统辐 射收支平衡，对气候变化、云降水等影响巨大。
1750-2000年间各种辐射强迫因子的全球平均辐射强迫
大气区域传输模型及其应用分析
大气区域传输模型及其应用分析大气区域传输模型是研究大气中污染物传输和扩散规律的理论模型，广泛应用于环境科学、气象学、空气质量评估等领域。
本文将对大气区域传输模型的原理、方法和应用进行分析。
一、大气区域传输模型的原理大气区域传输模型基于大气物理学和大气动力学理论，采用数学计算方法，模拟和预测大气中污染物在空间和时间上的传输和扩散过程。
模型考虑了大气运动、湍流扩散、化学反应等因素，能够较准确地描述大气中污染物的传输规律。
大气区域传输模型通常包括以下几个关键方程：质量守恒方程、动量守恒方程、湍流扩散方程和污染物反应方程。
其中，质量守恒方程描述了污染物的传输过程，动量守恒方程描述了大气运动的影响，湍流扩散方程描述了湍流对污染物扩散的影响，污染物反应方程描述了污染物在大气中的化学反应。
二、大气区域传输模型的方法大气区域传输模型的方法主要包括数值模拟方法和统计方法。
数值模拟方法是将大气区域划分成网格，通过求解离散的差分方程，计算每个网格点上的物理量。
数值模拟方法适用于复杂地形和复杂边界条件下的大气传输模拟，能够提供空间和时间上的具体结果。
统计方法则通过观测数据和统计分析，建立数学模型，预测大气中污染物的传输和扩散过程。
统计方法适用于数据不足、无法建立精确的物理模型的情况，能够提供一定的估计结果。
三、大气区域传输模型的应用大气区域传输模型广泛应用于环境科学和气象学领域。
在环境科学领域，大气区域传输模型可以用于评估和预测污染物的扩散范围和浓度分布，帮助制定环境保护政策和污染控制措施。
例如，可以通过模拟和预测大气中颗粒物的传输过程，评估不同源区的颗粒物对空气质量的影响，为减少颗粒物污染提供科学依据。
在气象学领域，大气区域传输模型可以用于研究大气环流和湍流扩散规律，提高天气预报的准确性。
例如，可以通过模拟和预测大气中的湍流扩散过程，提供对污染物传播路径的预测，帮助预警和应对突发性空气污染事件。
此外，大气区域传输模型还可以应用于空气质量评估、健康风险评估等方面，为保护环境和人类健康提供科学支持。
大气气溶胶遥感监测及其网络计算的研究
大气气溶胶遥感监测及其网络计算的研究大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物，它们不仅能够对太阳辐射进行散射和吸收，而且对大气的辐射平衡、云的形成和降水的过程都具有重要的影响。
由于大气气溶胶的复杂性和多变性，它们的监测一直是大气科学领域的一个重要课题。
近年来，随着遥感技术的不断发展，利用遥感技术监测大气气溶胶的研究越来越受到重视。
而且，随着网络计算的发展，利用网络计算手段处理和分析大气气溶胶遥感数据已经成为大气科学研究的一个新趋势。
本文将对大气气溶胶遥感监测及其网络计算的研究进行探讨，希望能为相关研究提供一定的参考。
一、大气气溶胶的遥感监测方法大气气溶胶的遥感监测方法主要包括地面观测站、卫星遥感和飞机遥感。
地面观测站主要通过测量地面上不同高度的气溶胶浓度和粒径分布来获取大气气溶胶信息，虽然准确度较高，但是受到观测点布设位置的限制，不能够全面地监测大气气溶胶的空间分布。
卫星遥感由于具有广泛的观测范围和周期性观测的优势，可以获取大范围的大气气溶胶信息，但受分辨率和精准度的限制。
飞机遥感可以获取更高空间分辨率的大气气溶胶信息，但是受到飞机高度和时间的限制。
综合利用多种遥感手段是获取大气气溶胶信息的有效途径。
二、大气气溶胶遥感数据的处理和分析大气气溶胶遥感数据处理和分析是大气科学研究的重点之一。
目前，利用网络计算手段处理和分析大气气溶胶遥感数据已经成为一种新的趋势。
网络计算具有分布式、并行化等特点，可以大大提高数据处理和分析的效率，节约研究成本。
研究人员可以通过建立大气气溶胶遥感数据处理和分析的网络计算平台，利用现有的计算资源和算法，实现对大气气溶胶遥感数据的快速处理和深入分析，为研究人员提供更为准确和可靠的数据支持。
目前，大气气溶胶遥感监测及其网络计算的研究正在不断深入和拓展。
在大气气溶胶遥感监测方面，研究人员正致力于提高遥感数据的精准度和空间分辨率，开展大气气溶胶成分和来源的遥感监测研究，探索大气气溶胶与气候环境的相互作用机理。
微观天气现象的数值模拟研究与应用
微观天气现象的数值模拟研究与应用天气是一个地球上常见的自然现象，每天的气象变化对人类的生活有着深远的影响。
在过去，天气的预测准确率较低，无法提供有效的参考信息。
随着科学技术的发展，现代气象学借助计算机模拟实现了对同一天地理范围内微观天气现象的动态跟踪预测，可以较为准确地估计天气的变化。
微观天气现象是指气象现象的微观特征，比如降雨、云层等天气现象。
气象学家通过天气现象的数值模拟研究，可以进行有效的跟踪和预测。
数值模拟技术是计算机模拟的一种形式，是通过程序对天气现象进行实时分析，进行预测，以便记录和理解天气变化规律.数值模拟技术是基于数理模型、反演算法、数据同化等方法运用大量气象、地学、物理和计算机技术构建的一种较为完整、系统的模拟方法。
其中常用的模型有大气环流模型、海洋环流模型、地球化学模型和生态系统模型等，而数值预报模型则是其中比较典型的大气环流模型。
数值预报模型采用了众多的物理学方程和相应的大量气象和地学观测资料，能够较为准确地再现大气环境的空间分布和时空演变。
数值预报模型通常根据初始条件以及一定的边界条件来求解，因此准确的初始资料和边界条件是数值预报模型预报准确性的一个很关键的因素。
在气象预报中，气象台、船舶和飞机等都是常见的观测装置。
观测装置可以观测到一些重要的参数，例如大气温度、湿度、风速、降水量、云高、辐射强度等，这些数据是建立气象预报模型的重要输入参数。
然而，由于观测设备和观测网络的局限性，在一些偏远或高山地区，以及大洋中心等地区，气象观测数据量还是相对较少的。
在这种情况下，数值模拟对于气象预测的作用就更加突出。
数值模拟技术的应用很广泛，不仅应用在气象领域，还可以用于海洋、环境、气候等其他科学领域。
比如，可以用数值模拟研究影响全球气候变化的大气环流和海洋环流，以及因为空气污染造成的环境问题。
总之，数值模拟技术是微观天气现象研究和气象预报的重要手段，可使气象预报更准确、更迅速、更科学。
WRF模拟强对流云周边晴空大气对飞行的影响
第381期2021年3月Vol.38No.1Mar.2021龙气象HEILONGJIANG METEOROLOGY文章编号：1002-252X（2021）01-0034-05WRF模拟强对流云周边晴空大气对飞行的影响刘丽敏"，黄剑#,石磊#,凌宏伟#,赵波#（1.黑龙江省龙云气象科技有限责任公司气象院士工作站，黑龙江哈尔滨150030；2.伊春市气象局，黑龙江伊春153000）摘要：在气象观测条件不足的情况下，使用相对有经济优势的WRF-ARW模式来模拟伊春地区的一次对流系统并且和美国PECAN观测试验中飞机观测到的强对流云和周围环境的相互作用来进行对比％选取和伊春雷达观测到的强对流云雷达回波相似的模拟结果，然后分析模拟得到的强对流云周边的晴空大气的气象场和湍流产生的原因，得出以下结论：1.WRF模拟使用边界层方案MYJ的能够很好的模拟出和伊春观测雷达相同的弓回波。
2.将WRF模拟的结果和PECAN观测对比发现:观测数据和WRF模拟结果的水蒸气和温度剖面图结构相近％3.强对流云下部形成的雷暴高压，高压外流与周围复合气流相互作用，晴空大气湍流在辐合抬升作用下得到了加强％飞机在飞行、飞、降落时应当尽量避免这些区域，达到更好的飞行体验和更安全的飞行。
关键词:WRF；对流云；晴空大气；飞机颠簸1引言1.1研究区简介伊春林都机场地处山谷交汇漫滩处，呈东西走向，机场以南地形逐步增高，场地以北地形平缓，周围群山环绕，其特殊的地理位置，造就机场天气比较复杂多变，往往观测时机场上空晴空万里，而积雨云就在附近％飞机在积状云周边飞行过程中会出现强烈颠簸，并且这种影响范围可达到CB周围30km,由于雷达回波和多普勒速度不能探测到积雨云周边晴空大气的结构，飞机在CB周边的晴空区飞行产生的颠簸现象机组人员无法预知，这就对飞行安全造成了极大的安全隐患。
近年来随着航空活动的快速发展，飞机遭受强对流天气干扰的次数越来越多％因此，航线上在强对流天气影响下，晴空大气中飞生的原因以及其分布规律，是非常迫切的。
大气层的组成和气候变化
大气层的组成和气候变化大气层是地球周围包围大地表的气体层，它对维持地球上的生命和气候起着至关重要的作用。
本文将探讨大气层的组成和它如何影响气候变化。
一、大气层的组成大气层主要由气体、固体微粒和液体微滴组成。
根据其高度，大气层被划分为不同的层次，包括对流层、平流层、臭氧层和热层。
1. 对流层对流层是地球的最低层，从地表向上延伸约10-15公里。
在这层中，气温随着高度增加而逐渐降低。
对流层主要由氮气（N2）、氧气（O2）和少量的氩气（Ar）、二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O）等组成。
这些气体参与了地球的气候调节和生物过程。
2. 平流层平流层位于对流层之上，高度约为10-50公里。
在平流层中，气温随着高度增加而基本保持稳定。
平流层的主要成分是臭氧（O3），它具有屏蔽地球表面的紫外线辐射的作用。
3. 臭氧层臭氧层位于平流层之上，高度约为50-80公里。
臭氧层之所以得名，是因为其主要成分是臭氧。
臭氧层对地球上的生物至关重要，因为它阻挡了太阳中的紫外线射线。
人类活动导致的化学物质的排放，如氯氟碳化合物（CFCs），对臭氧层造成了严重的破坏。
4. 热层热层位于臭氧层之上，高度超过80公里。
这一层主要由稀薄的气体组成，包括氢（H2）、氦（He）和少量的氧气（O2）。
热层是太阳光和地球大气系统之间的交互之处，它对太阳辐射的吸收和散射起重要作用。
二、气候变化的影响大气层的组成对气候变化产生重要影响。
以下是一些主要的影响因素：1. 温室效应大气层中的气体，如二氧化碳、甲烷和氮氧化物，能够吸收地球表面反射出来的长波辐射。
这种现象被称为温室效应，它使得大气层中的温度升高。
过量的温室气体排放导致温室效应加剧，引起全球气候变暖。
2. 臭氧消耗人类活动排放的化学物质，如氯氟碳化合物，破坏了臭氧层。
臭氧层的破坏使得地球表面接受到更多的紫外线辐射，对人类健康和生态系统产生负面影响。
3. 气溶胶效应大气层中的固体微粒和液体微滴被称为气溶胶。
近年来云降水物理和人工影响天气研究进展
近年来云降水物理和人工影响天气研究进展近年来云降水物理和人工影响天气研究进展概述：云降水物理和人工影响天气是气象科学中的重要研究领域，在近几十年取得了显著进展。
云降水物理研究着眼于理解云中水汽的动态过程和云微物理特征，以及降水形成机制。
人工影响天气研究关注通过人为手段改变气象系统的行为，包括人工增雨、云雾消散等技术。
本文将分别介绍云降水物理和人工影响天气的研究进展，并对未来的发展方向进行展望。
一、云降水物理的研究进展1. 云中水汽的形成和增长云中水汽的形成和增长是降水形成的关键环节。
研究者通过观测和模拟的手段，揭示了云中气溶胶的作用、云微物理过程、云的垂直运动等因素对水汽的形成和增长具有重要影响。
特别是云中气溶胶的作用机制已经取得了重要突破，进一步认识到云中气溶胶可能具有促使降水形成的作用。
2. 云微物理特征的研究云微物理过程是云降水物理研究的核心内容之一。
研究者通过多次观测和实验，深入了解云滴的形成、增长和碰撞过程，以及冰晶的生成、增长和降水形成过程。
这些研究成果为降水预报和人工影响天气提供了重要依据。
3. 降水形成机制的研究云降水物理研究的最终目的是理解降水形成的机制。
通过对云中水汽和云滴、冰晶的物理特性进行深入研究，结合观测和模拟方法，研究者逐渐认识到不同类型云降水形成的差异性，例如对流云、层状云、积状云等。
这些研究成果不仅有助于提高降水预报的准确性，也为人工影响天气的技术研究提供了基础。
二、人工影响天气的研究进展1. 人工增雨技术的发展人工增雨是通过人为手段诱导云降水，以增加降水量的一种技术。
近年来，随着气象科技的不断发展，人工增雨技术逐渐成熟。
从云中的催化剂喷撒到激光技术的应用，人们不断探索着新的增雨方法。
同时，随着模拟和预报技术的进步，提高增雨效果的预报和实施手段也在不断改进。
2. 云雾消散技术的研究云雾消散技术是改变云雾性质以消散云雾的一种技术。
通过喷撒显著增大云滴的催化剂、改变云中微观物理过程等手段，目前已取得了一定的成果。
对流层中气溶胶胶体的分布,变化,滞留和移出
5km 4km
受对流层顶和平流层的热力稳 定的空气密度结构的严重抑制
城市气溶 胶浓度的 垂直分布， 随辐射逆 温和湍流 混合层的 变化而变 化，并可 近似的认 为气溶胶 质粒在混 合层顶为 全反射。
在逆温层下边 界积累
对流层大气中质粒的移出既可以是通过大气的泄露，也可以在地面沉积。 前者只在很特殊的天气条件下发生，通过泄露移出的量与流失于地面的 量相比是很小的。
干沉降的物理过程： ① 在边界层通过重力沉降或湍流扩散而紧贴地表薄层输 送； ② 在紧贴表面的层流薄层内(0.01~0. 1cm)，通过布朗运动 扩散至吸收表面底层； ③ 表面对物质的吸附或溶解。
全球尺度——撒哈拉沙漠是北半球风吹尘的主要源地
每年北半球的冬天，类似于本图中所示的沙尘暴会从撒哈拉沙漠卷走 大约4000万吨的沙尘，并一直吹到南美洲亚马逊河盆地。从图中可以看 出，这条沙尘羽状物抵达南美洲东北部海岸后，开始向北转移。
2010年6月1日，由美国宇航局“Terra”卫星所拍摄
气溶胶各种浓度的年日变化
昌平区
北京市上空气溶胶粒子数浓度大致呈南高、北低的分布，这种分 布可能与首钢位于石景山区以及大气状况有关。
中尺度输送主要表现为两种现象，城市烟羽和中尺度天气环流，后者 包括海陆风、山谷风和城市热岛环流，风场与温度场共同作用，同时 存在扩散和输送两种作用。
形成一种通道型输送．并明显 地分为两路：一路在西以脚下 沿河谷地带下泄。浓度中心轴 线清晰，延绵近百公里；
对流层中气溶胶胶体的分 布，变化，滞留和移出
赵雨
垂直分布
对流层中包含了大气中的绝大部分的水汽和起源于地表的自然和人 为的大部分颗粒物。
大气气溶胶的气候效应
• 大气中的黑炭气溶胶在短波波段的消光系数比较大,一般 达到10m2/g以上,它的单次散射反照率一般小于0.3,说明 黑炭粒子对太阳短波辐射有很强的吸收作用。同时,黑炭 气溶胶能吸收和发射红外辐射,影响地面和大气的长波辐 射传输。
二、气溶胶的气候效应
第一间接效应：人为的气溶胶增加。 固体液态水含量中，颗粒浓度的增加和尺度的减 小，从而导致云反照率的增加。该效应也被称为 “Twomey效应”。称为云的反照率效应 第二间接效应：人为的气溶胶增加。 颗粒的尺度减小，降低了降水率，从而调整了液 态水含量、云的厚度和云的生命期。该效应也被 称为“云的生命期效应” 或“Albrecht效应
BC在大气中的寿命为40h(降水过程) 到1周左右(干洁地区)
相关系数达到了0.64,这表明BC是大 气颗粒物的一个重要组成部分
大气顶辐射通量增大最大为+4w／m2； 地表辐射通量减少-5w／m2
未来气溶胶研究主要方面
• 全球范围内气溶胶的特征即空间、时间分布和粒径分布以 及与此相关的气溶胶物理化学性质 • 气溶胶与气候系统的关系不是单方面影响，而是相互作用; 气溶胶的辐射效应对气候有作用，气候的变化也作用于气 溶胶的循环过程 • 直接效应：不确定的两个参数是元素碳的混合状态和颗粒 物吸湿增长特性 • 间接效应：对流层中的气溶胶凝结核对云滴的形成和分布 的作用；对流层中的降水过程对气溶胶生命期的作用
• 气溶胶粒子的气候效应主要取决于是吸收光还是 散射光，取决于气溶胶粒子的折射率
4.6最强的沙尘暴袭击北京，4.7没有可 见云 从4 km至10 km高度范围内,存在一层厚 度约为6 km的气溶胶粒子层,其消光系数 呈很典型的正态分布
沙尘气溶胶影响新疆对流云降水的数值模拟研究
沙尘气溶胶影响新疆对流云降水的数值模拟研究孙博爱;银燕;陈倩;况祥;陈泔真;邹泽庸【期刊名称】《大气科学》【年(卷),期】2024(48)3【摘要】为研究沙尘气溶胶层对云和降水的影响,本文使用耦合了分档云微物理方案(SBM)的Weather Research and Forecast Forecasting model(WRF)高分辨率天气模式(WRF-SBM),模拟了2016年7月8日发生在新疆阿克苏地区的一次强对流天气过程,并分别讨论了处于不同高度的沙尘层对云动力、微物理和降水形成过程中的作用。
结果表明:沙尘层处于对流层中低层时,沙尘气溶胶作为云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)对云微物理过程的影响比其处于中高层时更明显,沙尘气溶胶使得CCN增加,云滴数浓度增加,云滴有效半径减小,降水延迟;而沙尘层处于对流层中高层时,沙尘气溶胶作为冰核(ice nuclei,IN)对云微物理过程影响更明显,沙尘气溶胶使得IN浓度增加,冰晶数量增加,雪、霰、雹的凇附增长率增加,参与融化过程的冰相粒子增多,降雨率增大。
本文仅讨论了发生在新疆的这次对流天气过程对处于不同高度的沙尘气溶胶层的可能响应,要全面认识沙尘气溶胶对不同类型云降水过程的影响,需要进行更多的、有观测资料约束的模拟研究。
【总页数】16页(P1173-1188)【作者】孙博爱;银燕;陈倩;况祥;陈泔真;邹泽庸【作者单位】南京信息工程大学/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室;中国气象局云雾物理环境重点开放实验室【正文语种】中文【中图分类】P426.51【相关文献】1.沙尘气溶胶作为冰核影响冷锋降水的数值模拟研究2.沙尘气溶胶作为冰核对阿克苏地区一次多单体型强对流风暴降水及其微物理过程影响的数值模拟研究3.气溶胶影响混合相对流云降水的数值模拟研究4.沙尘气溶胶对云和降水影响的模拟研究5.中国北方沙尘气溶胶对云和降水影响的数值模拟研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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利用二维面对称分档云模式研究了气溶胶颗粒物浓 度和尺 度谱分 布对混合 相对 流云微物 理过程 和降水
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第３ ４卷 第 ４期
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学 度增 加 ，比如 在 本 文 模 拟 的 污 染 人 陆 性 云 中 ，气 溶 胶 粒 子 数 浓 度 的 增 加 限 制 云 滴 增 长 ，不 利 于 降 水 粒 子 的 形 成 。
模 拟 结 果 也 发 现 ， 境 相 对 湿 度 对 气 溶 胶 效 应 有 显 著 影 响 ，即 当地 面 相 对 湿 度 从 ５ 增 大 到 ７ ％时 ， 环 Ｏ Ｏ 所模 拟 的 云
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从浅 对流泡发 展为深对流云 ； 气溶胶对 云微物理 特性 和降水 的影 响在 干空气 中较小 ，但在 湿卒气 中表 现非常 显
著， 这与前人结果一致 。随着相对湿度 的增加 ，冰相粒子出现 的时间提前 ， 增长 加快 ，云砧 范围扩大 ，但相对 来
说 ，降 水 起 始 时 间 对 相 对 湿 度 的 变 化 比气 溶 胶 更 敏 感 。 关键 词 气 溶 胶 云微 观结 构 降水 相 对 湿 度 中 图分 类 号 Ｐ ２ ４６ 文 献 标 识 码 Ａ 文章 编 号 １０ —９ ９ ２ １ ） ４ ０ １ ０ ６ ８ ６（ ００ ０ ８ ５—１ ２
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作 者 简 介 荣艳墩 ，女 ，１ ８ 年 ｆ ， ，硕 ９３ ｛｝ Ｉ
主要研究方 阳为大气成分变化 区域气候效应 。Ｅｍａｌ ｎ ｙ８ ６ ６ ．ｏｎ ｊ ｉ ：ｍｉｎ ８ ＠１ ３ ｃＦ
通 讯 作 者 银 燕 ，Ｅ ｍａｌ ｉｙｎ ｕｓ．ｄ ． ｎ — ｉ ｎ ａ ＠ｎ ｉ ｅ ｕｃ ：ｙ ｔ