エアロゾルの変質過程と雲物理降水過程に関するレーダー観測とモデリング

气溶胶蚀变过程和云物理降水过程的雷达观测与建模

基本信息

批准号：
14048214
负责人：
植田洋匡
金额：
$ 3.01万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、対流圏エアロゾルの変質過程(エアロゾルの活性化→雲核→雲粒)から雲形成、降水に至る過程を観測とモデリングによって統一的に把握することを目的とした。観測は、京都大学信楽MU観測所において実施した。各種レーダーに地上サンプリングを加えた観測体制を構築し、東アジア各地域で行われる対流圏エアロゾルの地理的分布観測と同期した観測を実施して、対流圏エアロゾルの活性化と、その後の雲核→雲粒→氷晶、雲、雪、雹へと成長する各々の雲微物理過程を、マイクロスケールの乱流変動との相互作用、積雲対流との相互作用との関連において調べた。さらに、対流圏エアロゾルの変質過程について、観測結果に基づいたモデリングを行い、これをこれまで開発してきたメソ気象モデルと汚染物質の輸送・反応・沈着モデルに統合してシミュレーション実験を行い、対流圏エアロゾルの変質過程から雲形成、降水に至る過程の全容を把握する事を目的とし、最終的には、エアロゾルの雲微物理過程を原因とする間接的放射強制力(エアロゾルによる地球寒冷化)の見積もりを目指した。モデリング:観測結果を踏まえ、次の2点に重点をおいてモデリングを実施した。1)大気エアロゾルの熱力学平衡(水分を含めた揮発性分の平衡)とダイナミックス(平衡に至る過程)無機揮発性分に加えて、カーボネートを含む有機エアロゾルの「熱力学平衡モデル」を構築した。この熱力学平衡に至る過程、すなわち、気相からの水蒸気、揮発性ガスの物質移動によりエアロゾルの成長、活性化過程をモデリングして、最終的に「エアロゾルのダイナミックスモデル」を構築した。2)大気エアロゾルの増加の雲物理、降水過程に及ぼす影響構築したエアロゾル・雲粒スペクトルモデルに、「ガス・エアロゾル平衡モデル」と「エアロゾルダイナミックスモデル」を結合して、エアロゾルの増加が雲物理、降水過程に及ぼす影響を評価した。また、これまで開発してきた気象モデルと汚染物質の輸送・反応・沈着モデルに統合してシミュレーション実験を行い、対流圏エアロゾルの変質過程から雲形成、降水に至る過程の全容を探った。

这项研究旨在统一了解从对流层气溶胶的改变过程（气溶胶的激活→云核→云晶粒）到通过观察和建模到云形成和降水。观察在京都大学的志贺木木天文台进行。 We constructed an observation system that added ground sampling to various radars, and conducted observations synchronized with the geographical distribution observations of tropospheric aerosols carried out in various regions of East Asia, and investigated the activation of tropospheric aerosols and subsequent cloud microphysical processes, which grow into cloud nuclei → cloud grain → ice crystals, clouds, snow and hail, in relation to their interactions with显微镜湍流波动和云云对流。此外，目的是根据观察结果对对流层气溶胶的改变过程进行建模，并将其整合到中质天气模型中，以及污染物的传输，反应和沉积模型，并进行模拟实验，并进行仿真实验，并了解整个过程，从而从对流层气溶胶的变化到云形成和降水（最终）的变化，以估算到云层和降水范围，以估算到范围内，并且估算了（目标），目的是估计（AIL）。气溶胶）由气溶胶的云微物理过程引起。建模：基于观察结果，在考虑以下两个点时进行了建模。 1）热力学平衡（包括水分在内的挥发性成分的平衡）和大气气溶胶的动力学（导致平衡的过程），我们还构建了含有碳酸盐的有机气溶胶的“热力学平衡模型”，这些模型含有无机挥发组件。对导致这种热力学平衡的过程进行了建模，即通过水蒸气和气相的挥发性气体传递的气溶胶生长和激活过程，并最终构建了“气溶胶的动力学模型”。 2）增加空气气溶胶对云物理和降水过程的影响与构造的气溶胶/云晶粒光谱模型以及“气/气溶胶平衡模型”和“气溶胶动力学模型”相结合，以评估增加气溶胶对云物理学和沉淀过程的影响。此外，进行了仿真实验，以整合到现在的天气模型以及污染物的运输，反应和沉积模型，并探讨了从对流层气溶胶的改变到云形成和降水的整个过程。