科技成果

阅读数: 2176

成果名称: 气溶胶增加对秦巴山区云和降水的作用

成果登记号: 9612015Y0326

第一完成单位: 陕西省气象科学研究所

联 系 人: 徐小红

成果类型: 应用技术

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 农、林、牧、渔业

成果简介:

   气溶胶-云-降水相互作用,由于其复杂性和很大的不确定性,一直是国内外研究的热点科学问题。自2005年开始,以国家自然科学基金项目为依托,项目单位一直在气溶胶对云和降水影响这一重要领域开展研究和业务应用。   以作为中国天气和气候分界线的秦巴山区为主要研究区域,以气溶胶为关键影响因子,利用历史气候资料,采用分类统计方法和对比分析方法,研究气溶胶增加对区域内云和降水的作用,揭示了气溶胶对秦巴山区云降水的长期影响。利用卫星反演技术,量化了气溶胶对暖雨形成的抑制作用,研究和比较了不同类型气溶胶的成冰作用,提高了对沙尘气溶胶成冰作用的科学认识,为研究气溶胶对降水的长期影响提供依据。提出了我国不同气溶胶状况下对流云可播性及其人工增雨防雹作业技术方法,为防灾减灾提供技术支撑;从气溶胶影响角度研究了气溶胶增加对降水、云量、太阳辐射、温度等的影响,为确定气候变化归因、提高应对气候变化能力提供新的视角和依据。项目的技术性能指标:   1、定量揭示了气溶胶对秦巴山区地形云降水的长期影响利用华山气象站能见度资料作为人云气溶胶表征量,克服了无气溶胶长期记录的局限,建立了近50年来秦岭地形云降水和污染气溶胶之间长期的定量关系,首次从气候意义上揭示了气溶胶对秦岭地形云降水的抑制作用。研究成果在Science上发表,标志着我国气溶胶对降水影响研究达到了国际先进水平。并将研究区域延伸到整个秦巴山区,利用区域内50多年来的日降水及近10年气溶胶光学厚度(AOD)资料,进一步确定了云凝结核(CCN)气溶胶抑制地形云降水,以及气溶胶成冰作用部分恢复被抑制降水的观测事实。   2、量化了气溶胶对暖雨形成的抑制作用发挥高分辨率NPP卫星观测边界层云或小尺度云优势,反演分析了对流云降水启动厚度、云底粒子有效半径等云物理特征量,给出了不同气溶胶状况下对流云的微物理结构特征,建立了可靠的AOD与降水启动厚度之间的定量关系,每增加一个单位的AOD,要产生暖云降水,云厚需增加4-5km,量化了不同气溶胶浓度对暖雨形成的抑制作用,也可为模式积云参数化提供依据。   3、在各类气溶胶成冰作用这一国际前沿科学问题上取得有效进展利用多平台、多传感器卫星资料,采用卫星反演技术,研究了纯沙尘、污染沙尘、污染、森林大火和海洋性等几类气溶胶影响下的云物理特征,利用分类统计方法,研究和比较了不同类型气溶胶的成冰作用,揭示了不同气溶胶影响下云的成冰温度与云滴大小以及与气溶胶浓度的关系。提高了污染气溶胶成冰活性的科学认识,发现东亚区域的污染气溶胶的成冰活性与沙尘相当,改变了以往污染气溶胶主要作为CCN气溶胶、成冰活性比沙尘低这一认识上的不足。   4、提出了不同气溶胶状况下对流云可播性及增雨防雹作业技术方法以气溶胶影响对流云微物理结构和降水形成过程为出发点,通过与自然界降水发展过程较理想的相似云系比较,分析降水发展过程的不足(如:碰并增长过程欠缺、暖雨形成延迟、云内冰晶化延迟等),探讨了几种对流云(重污染对流云、污染性浅薄对流云和强上升对流云等)的可播性,及其人工增雨和防雹作业技术方法,并在人工增雨作业中应用,取得了明显的经济和社会效益,为防灾减灾提供技术保障。   5、从气候尺度上探讨了气溶胶对降水、云量、温度、太阳辐射等的影响利用近50年的历史观测资料,从气候尺度上探讨了气溶胶增加对降水、云量、温度、太阳辐射等的影响,分析了气溶胶增加和降水、云量减少以及辐射下降之间的关系,分离了气溶胶和城市热岛及温室气体对温度长期变化的影响程度。为从气溶胶影响角度认识和确定气候变化归因提供了依据,为提高应对气候变化服务能力提供了技术支撑。