摘要：利用包括双参数化微物理方案的云分辨的WRF模式(简称CR-WRF),对2014年8月24日发生在华北平原地区的一次积云过程进行了数值模拟。CR-WRF模式比较全面地考虑了气溶胶粒子的活化过程,对不同气溶胶的不同核化方案进行了参数化,包括云凝结核(CCN)的核化、冰核(IN)的均质和异质核化等,令其浓度分为HCCN,MCCN和LCCN三个等级,分别对应数密度为9000 cm^-3,900 cm^-3和90 cm^-3的情况下,考虑黑碳气溶胶(BC)作为IN,将其数浓度从2 cm^-3增加至2000 cm^-3,并且在CCN浓度不变的情况下,通过改变BC的浓度探讨积云微物理过程对IN的响应。模拟结果表明:在LCCN条件下,BC浓度很低的时候冰晶数浓度大于HCCN情况下的冰晶浓度。随着BC浓度的不断增加,冰晶粒子数浓度在HCCN条件下迅速增长,并超过了LCCN和MCCN情况下的冰晶数浓度。这是由于LCCN条件下,BC浓度较低时云内过饱和水汽含量高于HCCN情况下的含量,从而形成了较多的冰晶粒子;而随着BC浓度的不断增加,在HCCN条件下的上升气流逐渐大于LCCN条件下的上升气流,因此在HCCN条件下的冰晶得以迅速增长。随着BC浓度的增长,云滴数浓度没有明显的变化;而云滴有效半径呈现出随BC浓度的增长而减小的趋势。这是由于BC对云滴粒子的形成没有较大贡献,随着BC的增加云内上升气流增强,导致云滴粒子有效半径减小。此外,对流中心上升速度随BC浓度的增长而增长;与此同时,下沉速度在LCCN情况下随BC浓度的增长而增长,在HCCN和MCCN情况下则随BC浓度的增长而减小。由此得出以下结论:在LCCN条件下由于云滴粒子的核化过程较低,因此对冰晶的异质核化过程提供了足够的水汽,使得在BC浓度很低的情况下冰晶数浓度大于HCCN和MCCN的条件。由于相变过程会不断地释放潜热,使云内对流中心上升气流增大,下沉气流减弱,并产生更多粒径较小的云滴粒子,从而起到抑制�

关键词：冰核 积云 华北平原 

单位：中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室; 西安710061; 中国科学院大学; 北京100049