#大气科学#【论文推荐|2016年北京“7•20”特大暴雨降水物理过程模拟诊断研究】
作者 陆婷婷、崔晓鹏
doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2104.20232
摘要 利用WRF模式，结合三维降水诊断方程，对2016年北京“7•20”特大暴雨过程主降水时段的强降水物理过程开展了高分辨率模拟诊断分析。结果显示：降水峰值时刻前，强盛水汽辐合支撑强降水，同时加湿大气，后期，水汽辐合显著减弱，降水造成局地大气中水汽含量明显减少；降水峰值时刻前，水汽辐合、凝结和液相水凝物辐合共同助力强降水云系快速发展，后期，动力辐合作用减弱以及水凝物持续消耗和辐散，导致水凝物含量显著减少，降水系统逐步瓦解；主降水时段，垂直上升运动强度和垂直扩展范围逐步增大，并在降水峰值时刻达最大，之后减弱收缩；上升运动峰值高度从初期位于零度层上逐步降到零度层附近，进而回落到零度层之下，伴随“弱—强—弱”的降水强度变化；上升运动控制下，水凝物含量变化明显，但不同水凝物变化幅度不一，霰粒子和雨滴增幅最显著，并于降水峰值时刻含量达最大，随后减小，其他水凝物由于微物理转化和动力辐散等过程，导致其含量的变化幅度弱于上述两者。本文研究同时指出，不同微物理参数化方案对“7•20”特大暴雨强降水物理过程的可能影响以及不同强度降水物理过程的差异，值得深入研究。
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作者 陆婷婷、崔晓鹏
doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2104.20232
摘要 利用WRF模式，结合三维降水诊断方程，对2016年北京“7•20”特大暴雨过程主降水时段的强降水物理过程开展了高分辨率模拟诊断分析。结果显示：降水峰值时刻前，强盛水汽辐合支撑强降水，同时加湿大气，后期，水汽辐合显著减弱，降水造成局地大气中水汽含量明显减少；降水峰值时刻前，水汽辐合、凝结和液相水凝物辐合共同助力强降水云系快速发展，后期，动力辐合作用减弱以及水凝物持续消耗和辐散，导致水凝物含量显著减少，降水系统逐步瓦解；主降水时段，垂直上升运动强度和垂直扩展范围逐步增大，并在降水峰值时刻达最大，之后减弱收缩；上升运动峰值高度从初期位于零度层上逐步降到零度层附近，进而回落到零度层之下，伴随“弱—强—弱”的降水强度变化；上升运动控制下，水凝物含量变化明显，但不同水凝物变化幅度不一，霰粒子和雨滴增幅最显著，并于降水峰值时刻含量达最大，随后减小，其他水凝物由于微物理转化和动力辐散等过程，导致其含量的变化幅度弱于上述两者。本文研究同时指出，不同微物理参数化方案对“7•20”特大暴雨强降水物理过程的可能影响以及不同强度降水物理过程的差异，值得深入研究。
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#大气科学#【论文推荐|理想模拟的温带气旋中冷暖输送带特征分析】
作者 王迪、张熠、储可宽、王新敏
doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2105.20190
摘要 本文利用WRF理想斜压波模式模拟了理想湿大气中温带气旋的快速发展过程，采用拉格朗日轨迹筛选方法识别了气旋内部冷、暖输送带结构，分析了沿着输送带轨迹的物理量演变特征，探究了输送带气流对气旋降水结构的影响。本文在再现前人研究结论的基础上，发现了更精细的输送带结构特征，尤其是对冷输送带特征有了进一步认识。研究表明，根据相对气旋中心运动特征可将暖输送带划分为“前倾上升”和“后倾上升”两支。两支气流均起始于对流层低层冷锋前暖区内，旋转上升到对流层中高层出流区后分别向气旋中心的下游和上游运动，并在中高层产生负位涡扰动，促进高空系统发展。同时，暖输送带向上层输送水汽，影响锋面附近降水中心的形成和维持。在对冷输送带的研究中，本文证实了前人研究描述的上升类和低层运动类特征，而且发现其可以更精细地呈现出四支气流结构。“前倾上升”和“后倾上升”两支气流的初始位置靠近暖锋，上升运动到对流层中层后分别向气旋中心的下游和上游运动，利于促进暖锋附近降水形成；而“环气旋前倾”和“环气旋后倾”两支气流始终在对流层低层运动，初始远离暖锋朝向气旋中心运动，水汽含量增加，随后环绕气旋中心缓慢上升运动到气旋西侧后分别向气旋下游和上游下沉，这两支气流导致了气旋西北侧弱降水的发生。
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作者 王迪、张熠、储可宽、王新敏
doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2105.20190
摘要 本文利用WRF理想斜压波模式模拟了理想湿大气中温带气旋的快速发展过程，采用拉格朗日轨迹筛选方法识别了气旋内部冷、暖输送带结构，分析了沿着输送带轨迹的物理量演变特征，探究了输送带气流对气旋降水结构的影响。本文在再现前人研究结论的基础上，发现了更精细的输送带结构特征，尤其是对冷输送带特征有了进一步认识。研究表明，根据相对气旋中心运动特征可将暖输送带划分为“前倾上升”和“后倾上升”两支。两支气流均起始于对流层低层冷锋前暖区内，旋转上升到对流层中高层出流区后分别向气旋中心的下游和上游运动，并在中高层产生负位涡扰动，促进高空系统发展。同时，暖输送带向上层输送水汽，影响锋面附近降水中心的形成和维持。在对冷输送带的研究中，本文证实了前人研究描述的上升类和低层运动类特征，而且发现其可以更精细地呈现出四支气流结构。“前倾上升”和“后倾上升”两支气流的初始位置靠近暖锋，上升运动到对流层中层后分别向气旋中心的下游和上游运动，利于促进暖锋附近降水形成；而“环气旋前倾”和“环气旋后倾”两支气流始终在对流层低层运动，初始远离暖锋朝向气旋中心运动，水汽含量增加，随后环绕气旋中心缓慢上升运动到气旋西侧后分别向气旋下游和上游下沉，这两支气流导致了气旋西北侧弱降水的发生。
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#科研进展# 【STETON: 京津冀一次区域污染过程中NOx、SO2、NH3和VOCs协同效应对二次无机气溶胶的影响】
京津冀地区是我国大气颗粒物污染最严重的地区，其中二次无机气溶胶（SIA）是其关键组分（PM2.5中占比经常高达50%以上），因此，研究NH3、NOx、SO2以及挥发性有机化合物（VOCs）的协同控制对大气颗粒物的影响作用将有助于解决空气污染问题。
为了厘清京津冀地区冬季霾污染过程中各种无机前体物排放（NH3、NOx和SO2）以及VOCs排放对SIA浓度的影响，中国科学院大气物理研究所LAPC国家重点实验室叶枝兰博士、李杰研究员和王自发研究员联合清华大学、北京大学和北京工业大学的学者利用空气质量模式（WRF-CMAQ）对2018年1月（13-20日）的一次区域污染过程开展研究，并利用气象要素对目前月均NH3排放清单进行日分配。模拟结果发现：当仅削减NOx排放量时，SIA浓度将先升高后降低，NH3和VOCs协同减排对SIA浓度的控制效果比单一减排SO2或NOx更好，这是由于VOCs减排可导致该地区O3浓度下降，进而影响了SIA的形成。最后，在SO2排放削减60%的前提下，本研究建议采用NH3:VOCs:NOx=4:4:1的减排方案对SIA进行控制，可取得最显著的减排效果。
该研究的第一作者为中国科学院大气物理研究所2020级博士研究生叶枝兰，研究成果近期接收发表于Science of The Total Environment期刊上。该研究获得了中国科学院战略性先导专项（XDA19040202）、中国科学院战略性先导专项培育项目（XDPB1903）、国家自然科学基金（41571130034, 91744203, 92044302）与685国家重点研发计划项目（2018YFC0213205, 2020YFA0607803）等联合资助。
相关文章：
Ye, Z. L., Li*, J., Pan, Y. P., Wang, Z. F., Guo, X. R., Cheng, L., Tang, X., Zhu, J., Kong, L., Song, Y., Xing, J., Sun, Y. L., Pan, X. L. Synergistic effect of reductions in multiple gaseous precursors on secondary inorganic aerosols in winter under a meteorology-based redistributed daily NH3 emission inventory within the Beijing-Tianjin-Hebei region, China. Science of The Total Environment. 821, 153383 .
文章链接：https://t.cn/A667a46R
京津冀地区是我国大气颗粒物污染最严重的地区，其中二次无机气溶胶（SIA）是其关键组分（PM2.5中占比经常高达50%以上），因此，研究NH3、NOx、SO2以及挥发性有机化合物（VOCs）的协同控制对大气颗粒物的影响作用将有助于解决空气污染问题。
为了厘清京津冀地区冬季霾污染过程中各种无机前体物排放（NH3、NOx和SO2）以及VOCs排放对SIA浓度的影响，中国科学院大气物理研究所LAPC国家重点实验室叶枝兰博士、李杰研究员和王自发研究员联合清华大学、北京大学和北京工业大学的学者利用空气质量模式（WRF-CMAQ）对2018年1月（13-20日）的一次区域污染过程开展研究，并利用气象要素对目前月均NH3排放清单进行日分配。模拟结果发现：当仅削减NOx排放量时，SIA浓度将先升高后降低，NH3和VOCs协同减排对SIA浓度的控制效果比单一减排SO2或NOx更好，这是由于VOCs减排可导致该地区O3浓度下降，进而影响了SIA的形成。最后，在SO2排放削减60%的前提下，本研究建议采用NH3:VOCs:NOx=4:4:1的减排方案对SIA进行控制，可取得最显著的减排效果。
该研究的第一作者为中国科学院大气物理研究所2020级博士研究生叶枝兰，研究成果近期接收发表于Science of The Total Environment期刊上。该研究获得了中国科学院战略性先导专项（XDA19040202）、中国科学院战略性先导专项培育项目（XDPB1903）、国家自然科学基金（41571130034, 91744203, 92044302）与685国家重点研发计划项目（2018YFC0213205, 2020YFA0607803）等联合资助。
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