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研究显示气溶胶浓度增加或致华北闪电增多

发布时间:2021年10月29日 来源:十博怎么登录不了气象报社

十博怎么登录不了  日前,通过对百余次雷暴前的PM2.5浓度与闪电活动观测对比,以及气溶胶通过云微物理过程影响闪电活动的数值模拟研究,十博怎么登录不了科学院大气物理研究所郄秀书团队发现,气溶胶浓度增加或导致华北雷暴云起电增强、闪电活动增多。

  雷暴云起电和闪电作为一种强烈的天气现象,严重危害人类生产生活,给基础设施、通信等带来不利影响。研究显示,气溶胶通过影响云凝结核浓度,参与云微物理过程,影响云内的起电和闪电活动。随着城市化进程加快,大城市群区域污染严重,气溶胶浓度变化会使闪电活动越来越多吗?这个问题引起学界关注。

  郄秀书团队利用自主研发的北京闪电定位网,对百余次雷暴前的PM2.5浓度与闪电活动进行分析,发现当PM2.5浓度低于一定阈值时,闪电活动与PM2.5浓度存在正相关,此时气溶胶主要通过云微物理过程增强闪电活动。

  据团队成员孙萌宇博士介绍,气溶胶影响机制很复杂,其可以充当云凝结核参与并改变雷暴云内微物理过程,增强云内降水粒子的起电机制,影响云内电荷分布和结构,导致闪电增多;而当其浓度显著增加并高于一定阈值时,辐射效应明显,使大气不稳定度降低,对流活动减弱,闪电减少。

  针对气溶胶影响云凝结核浓度导致闪电增多的现象,已有学者借助数值模式对其成因展开探讨,但同时考虑起电、放电过程的研究尚少,而不同云凝结核浓度对云微物理过程的影响机制仍存在较大争议。

  为此,研究团队同时耦合了美国国家强风暴实验室(NSSL)双参数微物理方案、详细起电以及整体放电方案的WRF-ELEC模式,对多单体雷暴过程进行模拟研究,提出气溶胶浓度增加导致闪电增多的一种微物理机制。结果表明,在污染情形下,云凝结核浓度增加,导致云滴数目和潜热释放增加,上升气流增强,从而产生更多的冰晶粒子,导致起电过程增强。同时,云凝结核浓度增加还使得霰粒半径增大,粒子间碰撞效率随之增加,进一步增强云内起电,闪电活动显著增多。

  研究团队提出的上述气溶胶浓度增加导致起电增强、闪电增多的微物理机制,在一定程度上解释了近几年京津冀地区污染防控力度加大、污染减轻,以及强雷暴和闪电活动明显减少的现象。该研究成果发表在《地球物理学报》和《Atmospheric Chemistry and Physics》(《大气化学与物理》)。

  (作者:宛霞 周权 责任编辑:张林)

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