《气象科学》：气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展（李军霞、银燕、李培仁、徐芬）

第34卷第5期 气象科学 Vol. 34. No 5 014年10月 Journal of the Meteorological Sciences Oct..2014 李军霞,银燕,李培仁,等气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展气象科学,2014,34(5):581-590 LI Junxia, YIN Yan, LI Peiren, et al. Advances in research on mechanism and observation of impacts of aerosol on cloud and precipi- tation. Journal of the Meteorological Sciences, 2014, 34(5): 581-590. doi: 10.39 溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 李军霞2银燕′李培仁2徐芬 (1南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室,南京210044; 2山西省人工降雨防霍办公室,太原030032;3江苏省气象科学研究所,南京210009) 摘要气溶胶对云和降水的影响,对于气候系统、大气环境以及水循环至关重要。气溶胶粒子 作为云凝结核和大气冰核影响云的微物理过程,进而影响雨、雪、雹和其他形式的降水。近年来,在 理解气溶胶的化学成分,气溶胶微物理特性以及气溶胶作为云凝结核和大气冰核影响云降水等方 面已取得重大进展。本文对于气溶胶的概念、来源以及气溶胶的直接和间接效应进行了简要概述 重点总结了国内外在气溶胶影响云和降水的机理研究方面的成果,回顾了近年来利用卫星、地面观 测设备、机载探测设备等对气溶胶和云进行遥感观测和直接观测所获得的观测事实并讨论了其可 能的物理机制,在总结前人研究成果的基础上对未来的研究方向进行了讨论 关键词云;降水;气溶胶;观测研究;机理研究 分类号:P42631 doi:10.39692013jms.0067 文献标识码:A Advances in research on mechanism and observation of impacts of aerosol on cloud and precipitation Junxia,2 YIN Yan' LI Peiren XU Fen (1 Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration Nanjing University of information Science Technology, Nanjing 210044, China 2 Shanxi Weather Modification Office Taiyuan 030032, China; 3 Jiangsu Institute of Meteorological Sciences, Nanjing 210009, China) Abstract Impacts of aerosol on cloud and precipitation are important to climatic system atmos- pheric environment and hydrologic cycle. As microphysical process of effects of cloud condensation nuclei (CCN)and atmospherie ice nuclei(IN)on cloud, aerosol particles can further affect the formation of rain, snow, hail, and other forms of precipitation. In recent years, great progresses have been made in understanding the chemical composition and microphysical properties of aerosols as well as the influence of aerosol as CCN and IN on precipitation. The concept, source, direct and indirect effects of aerosols are introduced in this d the research hanism of aerosol on the interactions of cloud and precipitation are reviewed. Furthermore, data of aerosols from satellites remote sensing ground observation and airborne detection in recent years are summerized and the possible physical mechanisms of influence of aerosols on cloud and precipitation are discussed in this review. On the basis of the predecessors'research progresses, the future research direction was put forward Key words Cloud; Precipitation; Aerosol; Observation research; Mechanism researcl 收稿日期( Received):2013-03-04;修改稿日期( Revised):2013-07-04;网络出版日期( Published on-ine):20140805 网络出版地址:htp://ww. cnki.net/kcms/doi/10.3969/2013jm.0067html 基金项目:国家高校博土学位项目专项基金(20113228110002);公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306065;GYHY201206025);山西省 气象局重点科研项目( SXKZDTC20140605) 信作者( Corresponding author):银燕( YIN Yan). vivan@ nuist. edu. cr

第 ３４ 卷 第 ５ 期 气 象 科 学 Ｖｏｌ． ３４， Ｎｏ．５ ２０１４ 年 １０ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｏｃｔ．， ２０１４ 李军霞，银燕，李培仁，等．气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展．气象科学，２０１４，３４（５）：５８１⁃５９０． ＬＩ Ｊｕｎｘｉａ，ＹＩＮ Ｙａｎ，ＬＩ Ｐｅｉｒｅｎ， ｅｔ ａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉ⁃ ｔａｔｉｏｎ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２０１４，３４（５）：５８１⁃５９０． ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ２０１３ｊｍｓ．００６７ 气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 李军霞１，２ 银燕１ 李培仁２ 徐芬３ （１ 南京信息工程大学 中国气象局气溶胶⁃云⁃降水重点开放实验室，南京 ２１００４４； ２ 山西省人工降雨防雹办公室，太原 ０３００３２；３ 江苏省气象科学研究所，南京 ２１０００９） 收稿日期（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ）：２０１３⁃０３⁃０４；修改稿日期（Ｒｅｖｉｓｅｄ）：２０１３⁃０７⁃０４； 网络出版日期（Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｏｎ⁃ｌｉｎｅ）：２０１４⁃０８⁃０５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ ／ １０．３９６９ ／ ２０１３ｊｍｓ．００６７．ｈｔｍｌ 基金项目：国家高校博士学位项目专项基金（２０１１３２２８１１０００２）；公益性行业（气象）科研专项（ＧＹＨＹ２０１３０６０６５；ＧＹＨＹ２０１２０６０２５）；山西省 气象局重点科研项目（ＳＸＫＺＤＴＣ２０１４０６０５） 通信作者（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ）：银燕（ＹＩＮ Ｙａｎ）． ｙｉｎｙａｎ＠ ｎｕｉｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 摘要 气溶胶对云和降水的影响，对于气候系统、大气环境以及水循环至关重要。 气溶胶粒子 作为云凝结核和大气冰核影响云的微物理过程，进而影响雨、雪、雹和其他形式的降水。 近年来，在 理解气溶胶的化学成分，气溶胶微物理特性以及气溶胶作为云凝结核和大气冰核影响云降水等方 面已取得重大进展。 本文对于气溶胶的概念、来源以及气溶胶的直接和间接效应进行了简要概述， 重点总结了国内外在气溶胶影响云和降水的机理研究方面的成果，回顾了近年来利用卫星、地面观 测设备、机载探测设备等对气溶胶和云进行遥感观测和直接观测所获得的观测事实并讨论了其可 能的物理机制，在总结前人研究成果的基础上对未来的研究方向进行了讨论。 关键词 云； 降水； 气溶胶； 观测研究； 机理研究 分类号： Ｐ４２６．３１ ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ２０１３ｊｍｓ．００６７ 文献标识码： Ａ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ＬＩ Ｊｕｎｘｉａ １，２ ＹＩＮ Ｙａｎ １ ＬＩ Ｐｅｉｒｅｎ ２ ＸＵ Ｆｅｎ ３ （１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ａｅｒｏｓｏｌ⁃Ｃｌｏｕｄ⁃Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４４，Ｃｈｉｎａ； ２ Ｓｈａｎｘｉ Ｗｅａｔｈｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｏｆｆｉｃｅ ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００３２ ，Ｃｈｉｎａ； ３ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ， ａｔｍｏｓ⁃ ｐｈｅｒｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ ｃｙｃｌｅ． Ａｓ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ （ＣＣＮ） ａｎｄ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｉｃｅ ｎｕｃｌｅｉ（ ＩＮ） ｏｎ ｃｌｏｕｄ， ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃａｎ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｉｎ， ｓｎｏｗ， ｈａｉｌ， ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｇｒｅａｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｍａｄｅ ｉｎ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ａｓ ＣＣＮ ａｎｄ ＩＮ ｏｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ， ｓｏｕｒｃｅ， ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ｄａｔａ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｆｒｏｍ ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｉｒｂｏｒｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ａｒｅ ｓｕｍｍｅｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ． Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｄｅｃｅｓｓｏｒｓ􀆳 ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ， ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｃｌｏｕｄ； Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ； Ａｅｒｏｓｏｌ； Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ； Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｒｅｓｅａｒｃｈ

582 气象科学 34卷 引言 的影响。图1表示了气溶胶带来的各种辐射强迫的 机制,是对气溶胶影响云和降水的机制的总结 大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液 体微粒共同组成的多相体系,其来源主要分为自然1气溶胶影响云降水的机理研究进展 源和人为源。尽管气溶胶在地球大气成分中含量很1.1凝结核活化形成云滴 少,但其重要性却不容忽视。气溶胶对气候的影响 含有吸湿性物质的气溶胶粒子有利于水汽在其 可分为直接影响和间接影响。直接影响指大气中的表面的凝结,这种粒子称为凝结核。凝结核中的 气溶胶粒子吸收和散射太阳辐射,从而影响地气部分在特定的过饱和度下可以活化成为CN。 系统的辐射收支。间接影响指气溶胶粒子作为云凝CCN的活化能力与气溶胶尺度、质量和气溶胶的化 结核( Cloud Condensation nucleus,CN)和大气冰学成分等因素密切相关。在地球大气中,云滴或冰 核(IN)影响云的微物理过程,并且气溶胶浓度变化晶的同质核化过程需要在极低的温度下才能发生。 会影响云的光学特性、云量、云的寿命等,而云的变基础热力学理论表明弯曲表面的饱和水汽压比同温 化反过来又影响气候口。气溶胶对气候强迫最大度平水面上的饱和水汽压高,水滴表面的水汽会向 的不确定性是气溶胶的间接效应,即气溶胶对云的平水面扩散并凝结。同质核化分子运动论表明,过 影响。“气溶胶间接效应”包括“第一间接效应”饱和比(一个平面上的实际水汽压除以平衡态水气 和“第二间接效应”。第一间接效应指在一定的液压)的量级需达到3.5~8,水分子才能长成云滴粒 态水路径下,气溶胶浓度的增加使云中云滴数量增子[0。 Pruppacher et,a对同质核化理论以及 加,云粒子半径减小,从而增加云的反照率。相关的实验研究进行了总结。在实际的大气中,这 “第二间接效应”又称为“云的生命期效应”指由气么高的过饱和度是很难达到的。然而,气溶胶粒子 溶胶增加引起云粒子半径的减小,从而抑制降水,大的存在使得水汽很容易在其表面凝结,形成一些直 量的小云滴存在于云中,延长了云的生命期。径为几个微米到几十微米的水滴。这是因为可溶性 些新的研究还提出了气溶胶对云的“半直接效气溶胶表面的平衡水汽压低于纯水表面—溶质效 应”,如黑碳或烟尘等吸收性气溶胶,由于具有较强应。寇拉理论指出,对于每个干的可溶性粒子,都有 的吸收太阳辐射并向外释放热辐射的能力,从而加一个特定的过饱和度S(图2)。图中可见,纯水滴 热大气和云团,使得云滴蒸发,云量减少,云生命期随着粒子尺度的增大,开尔文效应在逐渐减小。黑 缩短,云体平均反照率减小1。气溶胶对云和降色虚线表示临界过饱和比为0.15%时,粒径大于 水的影响作为气溶胶第二间接效应的一部分,其相0.1μm的硫酸铵气溶胶会活化并形成云滴,而较小 互作用机理更为复杂,特别是气溶胶对混合对流云的粒子则不能被活化。对于不同干粒径的气溶胶粒 气层顶 反射辐射 接作用于 液态含水量增长液态含水量增长公高发展云生命期延长 吸收和散射未扰动云云滴数浓度增长毛毛雨抑制 加热致使云滴蒸发 太阳辐射 直接效应 第二间接效应 半直接效应 图1气溶胶影响云和降水的机制(摘自 Intergovernmental Panel on Climate Change(PCC,200)(9) (气溶胶通过改变能量和水循环,最终影响降水:1,吸收和散射太阳辐射;2,作为CCN和IN影响云和降水 黑点:气溶胶颗粒;空心圆:云滴;直线:太阳短波辐射;波浪线:红外辐射) Fig 1 Various mechanisms proposed to explain how aerosols affect cloud and precipitation. Adapted from Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC, 2007)(9)

引 言 大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液 体微粒共同组成的多相体系，其来源主要分为自然 源和人为源。 尽管气溶胶在地球大气成分中含量很 少， 但其重要性却不容忽视。 气溶胶对气候的影响 可分为直接影响和间接影响。 直接影响指大气中的 气溶胶粒子吸收和散射太阳辐射， 从而影响地－气 系统的辐射收支。 间接影响指气溶胶粒子作为云凝 结核（Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｎｕｃｌｅｕｓ， ＣＣＮ） 和大气冰 图 １ 气溶胶影响云和降水的机制（摘自 Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ （ＩＰＣＣ， ２００７） ［９］ ） （气溶胶通过改变能量和水循环，最终影响降水：１，吸收和散射太阳辐射；２，作为 ＣＣＮ 和 ＩＮ 影响云和降水。 黑点：气溶胶颗粒；空心圆：云滴；直线：太阳短波辐射；波浪线：红外辐射） Ｆｉｇ．１ Ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｅｘｐｌａｉｎ ｈｏｗ ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｆｆｅｃｔ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ． Ａｄａｐｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ （ＩＰＣＣ，２００７） ［９］ 核（ＩＮ）影响云的微物理过程，并且气溶胶浓度变化 会影响云的光学特性、云量、云的寿命等，而云的变 化反过来又影响气候［１］ 。 气溶胶对气候强迫最大 的不确定性是气溶胶的间接效应，即气溶胶对云的 影响［２］ 。 “气溶胶间接效应”包括 “第一间接效应” 和“第二间接效应”。 第一间接效应指在一定的液 态水路径下，气溶胶浓度的增加使云中云滴数量增 加，云粒子半径减小， 从而增加云的反照率［３⁃４］ 。 “第二间接效应”又称为“云的生命期效应”指由气 溶胶增加引起云粒子半径的减小，从而抑制降水，大 量的小云滴存在于云中，延长了云的生命期［５⁃６］ 。 一些新的研究还提出了气溶胶对云的“半直接效 应”，如黑碳或烟尘等吸收性气溶胶，由于具有较强 的吸收太阳辐射并向外释放热辐射的能力，从而加 热大气和云团，使得云滴蒸发，云量减少，云生命期 缩短，云体平均反照率减小［７⁃８］ 。 气溶胶对云和降 水的影响作为气溶胶第二间接效应的一部分，其相 互作用机理更为复杂，特别是气溶胶对混合对流云 的影响。 图 １ 表示了气溶胶带来的各种辐射强迫的 机制，是对气溶胶影响云和降水的机制的总结［９］ 。 １ 气溶胶影响云、降水的机理研究进展 １．１ 凝结核活化形成云滴 含有吸湿性物质的气溶胶粒子有利于水汽在其 表面的凝结，这种粒子称为凝结核。 凝结核中的一 部分在特定的过饱和度 下 可 以 活 化 成 为 ＣＣＮ。 ＣＣＮ 的活化能力与气溶胶尺度、质量和气溶胶的化 学成分等因素密切相关。 在地球大气中，云滴或冰 晶的同质核化过程需要在极低的温度下才能发生。 基础热力学理论表明弯曲表面的饱和水汽压比同温 度平水面上的饱和水汽压高，水滴表面的水汽会向 平水面扩散并凝结。 同质核化分子运动论表明，过 饱和比（一个平面上的实际水汽压除以平衡态水气 压）的量级需达到 ３．５ ～ ８，水分子才能长成云滴粒 子［１０⁃１１］ 。 Ｐｒｕｐｐａｃｈｅｒ ｅｔ， ａｌ ［１０］ 对同质核化理论以及 相关的实验研究进行了总结。 在实际的大气中，这 么高的过饱和度是很难达到的。 然而，气溶胶粒子 的存在使得水汽很容易在其表面凝结，形成一些直 径为几个微米到几十微米的水滴。 这是因为可溶性 气溶胶表面的平衡水汽压低于纯水表面———溶质效 应。 寇拉理论指出，对于每个干的可溶性粒子，都有 一个特定的过饱和度 Ｓｃ（图 ２）。 图中可见，纯水滴 随着粒子尺度的增大，开尔文效应在逐渐减小。 黑 色虚线表示临界过饱和比为 ０． １５％ 时，粒径大于 ０􀆰 １ μｍ的硫酸铵气溶胶会活化并形成云滴，而较小 的粒子则不能被活化。 对于不同干粒径的气溶胶粒 ５８２ 气 象 科 学 ３４ 卷

5期 李军霞,等:气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 583 子的活化曲线,低于相应平衡曲线的粒子将会蒸发,通过观测不同过饱和度下的CCN浓度来研究CN 而高于平衡曲线的粒子将会凝结生成云滴。凝结核在活化为CCN的能力,国内外许多学者就这方面做 的活化能力取决于该粒子中可溶性物质所占的比了深入的研究[2。研究表明,随着过饱和度的增 重,随着可溶性粒子尺度的增加或者粒子中可溶性加,更多的气溶胶粒子可以活化形成CCN。考虑到 成分的增加,过饱和度S逐渐降低01。 气溶胶粒子复杂的粒子尺度和化学成分特别是有机 不溶但可湿的粒子也可以通过增加胚胎的曲率气溶胶粒子,以及它们随时间和区域的变率,若想从 半径而促进液滴在其表面形成,这与开尔文效应是简单的观测来表示一定范围内气溶胶粒子可以活化 相反的。这个效应与粒子与水滴接触面的表面自由为CCN的能力显然是不够的。为此,定义在给定数 能有关,称为接触角。亲水物质能强烈的促进粒子量的气溶胶粒子中能够活化为CCN的粒子占所有 核化,而疏水物质则阻碍液滴的形成。不溶性粒子粒子数的比例CCN/CN来表示凝结核的活化能力。 的活化能力也受其表面曲率半径的影响,随着粒子这个比率(CCN/CN,称为“CCN活化率”)可以做 尺度的增加而增强。气溶胶中的有机成分可关于气溶胶粒子核化的内在特性的比较,可用于分 以通过以下几种机制影响CN活化:可溶性物质的别研究粒子尺度和成分的影响。例如 Frank,etal2 贡献、降低表面张力、形成疏水性表面膜。亲水、研究了过饱和度为0.4%时,不同类型气溶胶粒子的 可溶性有机物,如果它们的分子量很低,则作用与无尺度对CCN活化率的影响,见图3。 机盐相似,在准饱和或过饱和的状态下都增加了吸12CCN对降雨形成的作用 水性,这与寇拉理论吻合[11。这些成分与无机盐 不涉及冰相粒子和冷云降水过程的降水称为暖 的混合,通过其可溶性成分影响CCN的活化。雨过程,气溶胶作为CCN影响云滴浓度进而对暖雨 从气溶胶样本中提取的水溶性有机化合物和生物腐过程带来巨大的影响。在降水形成的过程中,云滴 殖质等都具有同样的属性,在相对湿度低于100%仅仅通过凝结过程长大而成为雨滴(半径大 时保持适中的吸水性,当达到一定的过饱和度范围100μm)是非常困难的,碰并过程在暖雨的形成中 时活化。另外,粒子表面张力的降低,尤其是起着非常重要的作用,而碰并效率依赖于云滴粒子 有机物质,可以起到与开尔文效应相反的作用而促的尺度大小。CN浓度增加,云滴数浓度随之增 进液滴的增长21。 大,则云滴半径变小,云滴下落速度和碰并效率降 上述讨论说明,CN并不是某种特定类型的粒低,减弱了碰并过程,最终影响降水。CN浓度增 子。粒子尺度、形状、粒子化学成分等都可能影响该加对暖雨过程的另一个影响是使得云滴谱变 粒子在一定的过饱和度下是否可以活化为CCN。窄3,2。随着气溶胶浓度的增加,小云滴数浓度增 加,致使云滴粒子尺度谱变窄。云滴大小的差异 293K (下降速度)影响碰并过程,窄的云滴谱会导致云滴 干粒子直径 S=0.4% Raoult定 ●硫酸盐 洋型 大陆 热解型 图2寇拉曲线,表示在239K时纯水滴与包含了可溶性成分 ((NH4)2SO4)的粒子尺度在不同过饱 和度下的活化关系(摘自Se Pandis [121) 溶胶粒子半径m Fig 2 Kohler curves used to show the equilibrium water vapo 图3过饱和度为0.4%时不同类型不同尺度的 on at 293 K for droplets of er( dotted 溶胶粒子对CCN活化率的影响(摘自Fank,eta2 and for droplets containing various masses of dissolved (NH,), SO solid curves)vs diameter of the droplet(Seinfeld and Pandis (12) tion spectra at 0. 4%e supera

子的活化曲线，低于相应平衡曲线的粒子将会蒸发， 而高于平衡曲线的粒子将会凝结生成云滴。 凝结核 的活化能力取决于该粒子中可溶性物质所占的比 重，随着可溶性粒子尺度的增加或者粒子中可溶性 成分的增加，过饱和度 Ｓｃ 逐渐降低［１０，１２］ 。 图 ２ 寇拉曲线，表示在 ２３９ Ｋ 时纯水滴与包含了可溶性成分 （（ＮＨ４ ） ２ ＳＯ４ ）的粒子尺度在不同过饱 和度下的活化关系（摘自 Ｓｅｉｎｆｅｌｄ ａｎｄ Ｐａｎｄｉｓ ［１２］ ）． Ｆｉｇ．２ Ｋöｈｌｅｒ ｃｕｒｖｅｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ａｔ ２９３ Ｋ ｆｏｒ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｏｆ ｐｕｒｅ ｗａｔｅｒ （ｄｏｔｔｅｄ ｃｕｒｖｅ） ａｎｄ ｆｏｒ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｍａｓｓｅｓ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ （ＮＨ４ ）２ ＳＯ４ （ｓｏｌｉｄ ｃｕｒｖｅｓ） ｖｓ． ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｏｐｌｅｔ （Ｓｅｉｎｆｅｌｄ ａｎｄ Ｐａｎｄｉｓ ［１２］ ）． 不溶但可湿的粒子也可以通过增加胚胎的曲率 半径而促进液滴在其表面形成，这与开尔文效应是 相反的。 这个效应与粒子与水滴接触面的表面自由 能有关，称为接触角。 亲水物质能强烈的促进粒子 核化，而疏水物质则阻碍液滴的形成。 不溶性粒子 的活化能力也受其表面曲率半径的影响，随着粒子 尺度的增加而增强［１３⁃１４］ 。 气溶胶中的有机成分可 以通过以下几种机制影响 ＣＣＮ 活化：可溶性物质的 贡献、降低表面张力、形成疏水性表面膜［１５］ 。 亲水、 可溶性有机物，如果它们的分子量很低，则作用与无 机盐相似，在准饱和或过饱和的状态下都增加了吸 水性，这与寇拉理论吻合［１６⁃１７］ 。 这些成分与无机盐 的混合，通过其可溶性成分影响 ＣＣＮ 的活化［１８⁃１９］ 。 从气溶胶样本中提取的水溶性有机化合物和生物腐 殖质等都具有同样的属性，在相对湿度低于 １００％ 时保持适中的吸水性，当达到一定的过饱和度范围 时活化［１９⁃２０］ 。 另外，粒子表面张力的降低，尤其是 有机物质，可以起到与开尔文效应相反的作用而促 进液滴的增长［２１］ 。 上述讨论说明，ＣＣＮ 并不是某种特定类型的粒 子。 粒子尺度、形状、粒子化学成分等都可能影响该 粒子在一定的过饱和度下是否可以活化为 ＣＣＮ。 通过观测不同过饱和度下的 ＣＣＮ 浓度来研究 ＣＮ 在活化为 ＣＣＮ 的能力，国内外许多学者就这方面做 了深入的研究［２２⁃２５］ 。 研究表明，随着过饱和度的增 加，更多的气溶胶粒子可以活化形成 ＣＣＮ。 考虑到 气溶胶粒子复杂的粒子尺度和化学成分特别是有机 气溶胶粒子，以及它们随时间和区域的变率，若想从 简单的观测来表示一定范围内气溶胶粒子可以活化 为 ＣＣＮ 的能力显然是不够的。 为此，定义在给定数 量的气溶胶粒子中能够活化为 ＣＣＮ 的粒子占所有 粒子数的比例 ＣＣＮ／ ＣＮ 来表示凝结核的活化能力。 这个比率（ＣＣＮ ／ ＣＮ，称为“ＣＣＮ 活化率”）可以做 关于气溶胶粒子核化的内在特性的比较，可用于分 别研究粒子尺度和成分的影响。 例如 Ｆｒａｎｋ，ｅｔ ａｌ ［２６］ 研究了过饱和度为 ０．４％时，不同类型气溶胶粒子的 尺度对 ＣＣＮ 活化率的影响，见图 ３。 图 ３ 过饱和度为 ０􀆰 ４％时不同类型不同尺度的 气溶胶粒子对 ＣＣＮ 活化率的影响（摘自 Ｆｒａｎｋ，ｅｔ ａｌ ［２６］ ） Ｆｉｇ．３ ＣＣＮ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ａｔ ０􀆰 ４％ ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ （Ｆｒａｎｋ ｅｔ ａｌ．， ２００６ ［２６］ ） １．２ ＣＣＮ 对降雨形成的作用 不涉及冰相粒子和冷云降水过程的降水称为暖 雨过程，气溶胶作为 ＣＣＮ 影响云滴浓度进而对暖雨 过程带来巨大的影响。 在降水形成的过程中，云滴 仅仅通过凝结过程长大而成为雨滴 （ 半径大于 １００ μｍ）是非常困难的，碰并过程在暖雨的形成中 起着非常重要的作用，而碰并效率依赖于云滴粒子 的尺度大小。 ＣＣＮ 浓度增加，云滴数浓度随之增 大，则云滴半径变小，云滴下落速度和碰并效率降 低，减弱了碰并过程，最终影响降水。 ＣＣＮ 浓度增 加对 暖 雨 过 程 的 另 一 个 影 响 是 使 得 云 滴 谱 变 窄［２５，２７］ 。 随着气溶胶浓度的增加，小云滴数浓度增 加，致使云滴粒子尺度谱变窄。 云滴大小的差异 （下降速度）影响碰并过程，窄的云滴谱会导致云滴 ５ 期 李军霞，等：气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 ５８３

584 气象科学 34卷 碰并效率降低,而碰并过程的削弱又使得云滴谱变 在污染比较严重的区域,气溶胶浓度较大时,大 得更窄,最终抑制暖雨过程。这些研究表明,随着气量GCCN的存在可能会抑制暖雨过程,例如在受污 溶胶浓度的增加,导致更多的云滴和更少的降雨,小染的海洋上空,许多文献对此作了详细的讨 云滴的增加使得云水含量增加,云的生命期延长。论{。但如果气溶胶浓度的增加伴随着凝结核 然而也有许多研究表明,伴随着CCN浓度的增加,谱的改变,则气溶胶对暖雨抑制效应可能不会发生。 并不会导致云水含量的增加或延长云的寿命。例如例如有巨核的出现时,巨核可能直接很快转化成雨 Ackerman,etal231的研究表明,位于边界层的层积滴胚胎,很容易形成暖雨过程。在凝结核争食水汽 云上部有干空气层覆盖或存在干空气夹层时,因为的过程中,巨核可以在较低的过饱和度下形成云滴 夹层内空气的相对湿度很小,随着气溶胶的增加,云容易凝结更多的水汽而长大,同时抑制了小凝结核 水含量反而会降低。另外,云体边缘下沉气流区,更活化成为云滴的几率x,。此外,因为巨核形成的 多的小的云滴粒子会导致更强的蒸发过程,致使云雨滴很少,每个雨滴都能很快长大,通过提高碰并效 量减小、云尺度减小、云层厚度减小。 率而使降水效率增加。大的不可溶粒子,如矿物质 对于冷云,例如高纬地区的云或者深对流云的颗粒等,当它们表面覆盖有可溶性物质时,具有与巨 上部,气溶胶对云和降水的影响比暖云更为复杂。核一样的作用。巨核效应已经被应用于人工增雨 在没有大气冰核存在的情况下,云冰形成的唯一途巨核尺度的吸湿性粒子可用于暖云催化增加降水。 径是均质核化冻结,这通常需要很低的温度。这种1.4大气冰核及其对冷云降水的影响 均质冻结常发生在温度低于约-40℃的高海拔地 大气中冰相粒子的形成是一个复杂的过程。水 区,当有缓慢的上升气流或者遇到地形抬升时在深汽以几个水分子集合体为中心聚集成液体(凝结) 对流云边缘形成卷云砧列。因为云滴的形成很大或固体(凝华),或者以过冷却水中的水分子集体为 程度上取决于凝结核的浓度,因此在冷云中冰晶的中心形成冰晶(冻结)。如把这些微小的水分子集 形成也受云中的凝结核数量的影响。由于气溶胶浓合体看成核,则这种无异质核存在时的核化现象称 度增加会对暖雨过程起抑制作用,使得云滴尺度变为自发核化或同质核化。对于稀释的过冷水液滴, 小,云滴数浓度增加,大量的小云滴随上升气流抬升同质核化冻结通常出现在深对流云中,大约-38℃ 冷却冻结,致使云中冰晶数浓度增加,冷云过程增以下),对于包含有高浓度溶质的液态气溶胶粒 强。一些数值模拟研究表明,气溶胶对于冷云的影子,例如某些类型的卷云或极地平流层云中,同质冻 响不仅表现在微物理结构上,气溶胶浓度的改变还结则要求有更低的温度。有异质核存在时的核化冻 会影响其发展过程和生命周期{3,大量的冰粒子结现象,称为异质核化。具有适当的表面结构的固 存在于卷云或对流云顶部延长了云体的生命期。态、不溶性微粒可以在较高的温度下(远高于同质 1.3巨核的影响 核化温度)启动凝结过程,因此在冰相过程中占主 有些气溶胶粒子在过饱和度非常低(<0.02%)导地位,这些异质核被称为冰核。大气冰核数量很 的情况下就可以活化成为云滴,这些粒子必须有相少,通常少于一百万分之一的气溶胶粒子可以作为 当大的直径,称为“巨型CCN”。通常,将干颗粒直冰核存在。冰核可以通过不同的物理过程影响云滴 径大于5μm的CN定义为巨核。它们的数浓或者雨滴的形成。这些过程包括:凝华冻结和凝结 度通常很低,却在云的微物理结构中发挥着很大的冻结过程,这两种过程主要受过饱和度的影响;浸润 作用[。巨核最常见的来源是海洋飞沫,它们占冻结和接触冻结,这两种过程主要受温度影响。浸 整个海洋CCN的百分之几。陆地上巨核来源于生润冻结指冰核进入云滴(通过充当CCN),保持一段 物质燃烧、火山灰颗粒、盐湖盆地蒸发产生的盐粒、解冻时间之后,在空气变得足够冷时,在其表面开始 以及包含有硫酸盐和硝酸盐的矿物质颗粒。还有一冻结。接触冻结指冰核与过冷水接触时,立即发生 些巨核常常以海盐、沙尘以及硫酸盐等混合的形式冻结。与CCN一样,冰核对于云的影响主要在于 出现[x。这种以海盐粒子和沙尘混合态存在的影响云中冰晶数浓度,特别是在云中的冰水混合区 粒子出现的频率较低,数浓度较小。沙尘粒子如果冰晶和液态水的混合平衡态与云中冰晶数浓度密切 包含有可溶性物质可以作为巨核,不包含可溶性成相关4。 分的沙尘粒子作为大气冰核。巨核的快速增长 最常见的冰核是沙尘粒子,它们可能由沙漠、半 使它们能够在降水过程中发挥重要作用。 干旱地区以及干涸的河床产生,并被强风输送进入

碰并效率降低，而碰并过程的削弱又使得云滴谱变 得更窄，最终抑制暖雨过程。 这些研究表明，随着气 溶胶浓度的增加，导致更多的云滴和更少的降雨，小 云滴的增加使得云水含量增加，云的生命期延长。 然而也有许多研究表明，伴随着 ＣＣＮ 浓度的增加， 并不会导致云水含量的增加或延长云的寿命。 例如 Ａｃｋｅｒｍａｎ，ｅｔ ａｌ ［２８］ 的研究表明，位于边界层的层积 云上部有干空气层覆盖或存在干空气夹层时，因为 夹层内空气的相对湿度很小，随着气溶胶的增加，云 水含量反而会降低。 另外，云体边缘下沉气流区，更 多的小的云滴粒子会导致更强的蒸发过程，致使云 量减小、云尺度减小、云层厚度减小。 对于冷云，例如高纬地区的云或者深对流云的 上部，气溶胶对云和降水的影响比暖云更为复杂。 在没有大气冰核存在的情况下，云冰形成的唯一途 径是均质核化冻结，这通常需要很低的温度。 这种 均质冻结常发生在温度低于约－４０ ℃ 的高海拔地 区，当有缓慢的上升气流或者遇到地形抬升时在深 对流云边缘形成卷云砧［２９］ 。 因为云滴的形成很大 程度上取决于凝结核的浓度，因此在冷云中冰晶的 形成也受云中的凝结核数量的影响。 由于气溶胶浓 度增加会对暖雨过程起抑制作用，使得云滴尺度变 小，云滴数浓度增加，大量的小云滴随上升气流抬升 冷却冻结，致使云中冰晶数浓度增加，冷云过程增 强。 一些数值模拟研究表明，气溶胶对于冷云的影 响不仅表现在微物理结构上，气溶胶浓度的改变还 会影响其发展过程和生命周期［３０⁃３２］ ，大量的冰粒子 存在于卷云或对流云顶部，延长了云体的生命期。 １．３ 巨核的影响 有些气溶胶粒子在过饱和度非常低（ ＜０􀆰 ０２％） 的情况下就可以活化成为云滴，这些粒子必须有相 当大的直径，称为“巨型 ＣＣＮ”。 通常，将干颗粒直 径大于 ５ μｍ 的 ＣＣＮ 定义为巨核［３３］ 。 它们的数浓 度通常很低，却在云的微物理结构中发挥着很大的 作用［３４⁃３５］ 。 巨核最常见的来源是海洋飞沫，它们占 整个海洋 ＣＣＮ 的百分之几。 陆地上巨核来源于生 物质燃烧、火山灰颗粒、盐湖盆地蒸发产生的盐粒、 以及包含有硫酸盐和硝酸盐的矿物质颗粒。 还有一 些巨核常常以海盐、沙尘以及硫酸盐等混合的形式 出现［３６⁃３８］ 。 这种以海盐粒子和沙尘混合态存在的 粒子出现的频率较低，数浓度较小。 沙尘粒子如果 包含有可溶性物质可以作为巨核，不包含可溶性成 分的沙尘粒子作为大气冰核 ［３７］ 。 巨核的快速增长 使它们能够在降水过程中发挥重要作用。 在污染比较严重的区域，气溶胶浓度较大时，大 量 ＧＣＣＮ 的存在可能会抑制暖雨过程，例如在受污 染的 海 洋 上 空， 许 多 文 献 对 此 作 了 详 细 的 讨 论［３４，３９⁃４２］ 。 但如果气溶胶浓度的增加伴随着凝结核 谱的改变，则气溶胶对暖雨抑制效应可能不会发生。 例如有巨核的出现时，巨核可能直接很快转化成雨 滴胚胎，很容易形成暖雨过程。 在凝结核争食水汽 的过程中，巨核可以在较低的过饱和度下形成云滴， 容易凝结更多的水汽而长大，同时抑制了小凝结核 活化成为云滴的几率［３４，４３］ 。 此外，因为巨核形成的 雨滴很少，每个雨滴都能很快长大，通过提高碰并效 率而使降水效率增加。 大的不可溶粒子，如矿物质 颗粒等，当它们表面覆盖有可溶性物质时，具有与巨 核一样的作用。 巨核效应已经被应用于人工增雨， 巨核尺度的吸湿性粒子可用于暖云催化增加降水。 １􀆰 ４ 大气冰核及其对冷云降水的影响 大气中冰相粒子的形成是一个复杂的过程。 水 汽以几个水分子集合体为中心聚集成液体（凝结） 或固体（凝华），或者以过冷却水中的水分子集体为 中心形成冰晶（冻结）。 如把这些微小的水分子集 合体看成核，则这种无异质核存在时的核化现象称 为自发核化或同质核化。 对于稀释的过冷水液滴， 同质核化冻结通常出现在深对流云中，大约－３８ ℃ 以下［４４］ ，对于包含有高浓度溶质的液态气溶胶粒 子，例如某些类型的卷云或极地平流层云中，同质冻 结则要求有更低的温度。 有异质核存在时的核化冻 结现象，称为异质核化。 具有适当的表面结构的固 态、不溶性微粒可以在较高的温度下（远高于同质 核化温度）启动凝结过程，因此在冰相过程中占主 导地位，这些异质核被称为冰核。 大气冰核数量很 少，通常少于一百万分之一的气溶胶粒子可以作为 冰核存在。 冰核可以通过不同的物理过程影响云滴 或者雨滴的形成。 这些过程包括：凝华冻结和凝结 冻结过程，这两种过程主要受过饱和度的影响；浸润 冻结和接触冻结，这两种过程主要受温度影响。 浸 润冻结指冰核进入云滴（通过充当 ＣＣＮ），保持一段 解冻时间之后，在空气变得足够冷时，在其表面开始 冻结。 接触冻结指冰核与过冷水接触时，立即发生 冻结。 与 ＣＣＮ 一样， 冰核对于云的影响主要在于 影响云中冰晶数浓度，特别是在云中的冰水混合区， 冰晶和液态水的混合平衡态与云中冰晶数浓度密切 相关［４５］ 。 最常见的冰核是沙尘粒子，它们可能由沙漠、半 干旱地区以及干涸的河床产生，并被强风输送进入 ５８４ 气 象 科 学 ３４ 卷

5期 李军霞,等:气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 585 大气。研究表明,矿物颗粒和沙尘可以被输送到对气本底站共300个,中国有3个区域大气本底站,包 流层上部,在那里它们作为冰核促使卷云形成。括北京上甸子(中国北方工业区)、浙江临安(中国 DeMott,etl的观测研究中指出,在撒哈拉沙漠的东部工业区)和黑龙江龙风山(中国东北部乡村或 沙尘暴爆发期间,佛罗里达州海洋边界层上空冰晶森林)。国内外许多学者利用上述卫星遥感及地面 数浓度比平时高出约100倍。这些大气层中的冰核观测网络开展了许多气溶胶特性的研究。 促使了风暴的形成和卷云砧的形成。人为源或自然2.2气溶胶对云粒子尺度及暖雨过程的影 源产生的煤烟颗粒可以作为冰核存在,但其冰核效 响观测研究 率相对很弱。冰核的另一个来源是生物质气溶胶, 气溶胶通过第一间接效应影响云的微物理结 如细菌、花粉、真菌、孢子甚至浮游植物等。这些生构。 Nakajima,etal和LU,tal利用卫星遥感 物质气溶胶常常是非常有效的冰核,但是它们的数数据对该结果进行了验证。大多数的研究显示,云 浓度通常很低。Hose,etal4指出,全球范围内由粒子尺度与气溶胶浓度呈反相关。然而,一些新的 矿物粉尘引起的浸润冻结在冰相过程中占主导地利用卫星资料的分析研究表明二者也存在正相关的 位,其次是烟煤带来的浸润冻结和接触冷冻,由生物情况3。YUAN,etal利用MODs气溶胶观测 质气溶胶带来的冰相过程只在特定的区域发生,例数据针对云粒子有效半径和气溶胶光学厚度进行了 如森林地区的上空等,在这些区域的大气中生物质大量的研究。研究发现在大多数地区云粒子尺度与 气溶胶粒子的浓度相对较大。 气溶胶浓度呈反相关,但是在夏季墨西哥湾和在中 2气溶胶对云和降水影响的观测研究国南海海域主要受季风环流影响的时期潮湿的空 气从海洋吹向污染的内陆地区,随着可降水量的增 2.1气溶胶观测手段和现有观测网络 多,云粒子大小和气溶胶浓度之间呈正相关。这是 随着科技的进步,各种先进的探测设备的出现因为从墨西哥湾吹来的夏季风带有充足的水汽,气 为深入地开展气溶胶-云-降水之间相互作用的观溶胶粒子无需争食水汽就可以很快的长大。 测研究提供了有利的条件。例如利用云探测卫星 气溶胶通过改变云微物理过程和云中液水路径 Cloudsat和Moυs的观测资料来分析气溶胶光学厚影响暖雨过程。研究表明,增加气溶胶的浓度会导致 度以及气溶胶对云的影响;红外探路者卫星观测系云滴粒子尺度减小,云滴粒子谱变窄,抑制碰并过程 统遥感资料研究地-气系统的辐射收支及云和气溶从而抑制暖性降水过程5。 Rosenfeld,etal利 胶的相互作用; AVHRR卫星数据研究云和气溶胶用 AVHRR数据针对烟雾和沙尘气溶胶对降水过程 微物理参数;THMM卫星数据研究云粒子特征等。中碰并效应的影响进行了研究,发现了云顶温度与 些气溶胶地面观测网的建立,也为气溶胶研究提云粒子有效半径之间的关系(在对流云深厚的扩散 供了有利条件,比较著名的气溶胶观测网有NASA增长区域,云粒子有效半径随着云顶温度的降低而 的气溶胶自动观测网络 AERONET、法国气溶胶网增长)。通过对卫星遥感的气溶胶数据研究,发现 络 Photons、加拿大太阳光度计网络 AeroCan、澳大利无论是区域人为产生的气溶胶还是远距离输送过来 亚气溶胶地基网络 AGONe、日本气溶胶/辐射观测的沙尘气溶胶都能显著的降低云滴尺度、云光学厚 网络、中国气溶胶观测网络 CAeroNet等。另外,度和液态水路径s9。这些研究指出,沙尘气溶胶 中国和韩国正在建立5个沙尘暴联合监测站,选址可以加热云体,促进云滴粒子蒸发,进而降低云中液 分别位于内蒙古(2个)、山西,山东、辽宁。2005水含量(半直接效应),这种半直接效应对于云的发 年全球 AERONEt站点仅有100多个,目前全球展有重要的影响,这很可能是导致中国西北地区干 AERONET站已经有400多个。中国目前有10个左早加剧的原因之一。 右 AERONET站,2007年,南京(长江三角洲地区)2.3气溶胶对冰云和混合云的影响观测研究 也列入了 AERONET网。 大多数研究气溶胶对云的影响集中在低层的层 全球的气溶胶观测网络由WMO的全球大气本状云,而一些研究认为气溶胶也可能对卷云产生影 底站和区域大气本底站组成。全球大气本底站共响。 Sherwood,etal0利用全球卫星云气候学项目 22个,对温室气体、臭氧、气溶胶、太阳辐射、降水、的数据分析了在对流层顶部的热带积雨云中冰粒子 化学等进行多方面观测。中国的青海瓦里关是唯 有效半径的变化与气溶胶指数之间的关系,发现两 设在欧亚大陆腹地的一个全球大气本底站。区域大者呈负相关。他们将这个归因于气溶胶浓度增加产

大气。 研究表明，矿物颗粒和沙尘可以被输送到对 流层上部，在那里它们作为冰核促使卷云形成［４６］ 。 ＤｅＭｏｔｔ，ｅｔ ａｌ ［４７］的观测研究中指出，在撒哈拉沙漠的 沙尘暴爆发期间，佛罗里达州海洋边界层上空冰晶 数浓度比平时高出约 １００ 倍。 这些大气层中的冰核 促使了风暴的形成和卷云砧的形成。 人为源或自然 源产生的煤烟颗粒可以作为冰核存在，但其冰核效 率相对很弱。 冰核的另一个来源是生物质气溶胶， 如细菌、花粉、真菌、孢子甚至浮游植物等。 这些生 物质气溶胶常常是非常有效的冰核，但是它们的数 浓度通常很低。 Ｈｏｏｓｅ，ｅｔ ａｌ ［４８］ 指出，全球范围内由 矿物粉尘引起的浸润冻结在冰相过程中占主导地 位，其次是烟煤带来的浸润冻结和接触冷冻，由生物 质气溶胶带来的冰相过程只在特定的区域发生，例 如森林地区的上空等，在这些区域的大气中生物质 气溶胶粒子的浓度相对较大。 ２ 气溶胶对云和降水影响的观测研究 ２􀆰 １ 气溶胶观测手段和现有观测网络 随着科技的进步，各种先进的探测设备的出现 为深入地开展气溶胶－云－降水之间相互作用的观 测研究提供了有利的条件。 例如利用云探测卫星 Ｃｌｏｕｄｓａｔ 和 ＭＯＤＩＳ 的观测资料来分析气溶胶光学厚 度以及气溶胶对云的影响；红外探路者卫星观测系 统遥感资料研究地－气系统的辐射收支及云和气溶 胶的相互作用；ＡＶＨＲＲ 卫星数据研究云和气溶胶 微物理参数；ＴＲＭＭ 卫星数据研究云粒子特征等。 一些气溶胶地面观测网的建立，也为气溶胶研究提 供了有利条件，比较著名的气溶胶观测网有 ＮＡＳＡ 的气溶胶自动观测网络 ＡＥＲＯＮＥＴ、法国气溶胶网 络 Ｐｈｏｔｏｎｓ、加拿大太阳光度计网络 ＡｅｒｏＣａｎ、澳大利 亚气溶胶地基网络 ＡＧＳＮｅ、日本气溶胶／ 辐射观测 网络、中国气溶胶观测网络 ＣＡｅｒｏＮｅｔ 等［４９］ 。 另外， 中国和韩国正在建立 ５ 个沙尘暴联合监测站，选址 分别位于内蒙古（２ 个）、山西，、山东、 辽宁。 ２００５ 年全球 ＡＥＲＯＮＥＴ 站点仅有 １００ 多个， 目前全球 ＡＥＲＯＮＥＴ 站已经有 ４００ 多个。 中国目前有 １０ 个左 右 ＡＥＲＯＮＥＴ 站，２００７ 年， 南京（长江三角洲地区） 也列入了 ＡＥＲＯＮＥＴ 网。 全球的气溶胶观测网络由 ＷＭＯ 的全球大气本 底站和区域大气本底站组成。 全球大气本底站共 ２２ 个，对温室气体、臭氧、气溶胶、太阳辐射、降水、 化学等进行多方面观测。 中国的青海瓦里关是唯一 设在欧亚大陆腹地的一个全球大气本底站。 区域大 气本底站共 ３００ 个，中国有 ３ 个区域大气本底站，包 括北京上甸子（中国北方工业区）、浙江临安（中国 东部工业区）和黑龙江龙凤山（中国东北部乡村或 森林）。 国内外许多学者利用上述卫星遥感及地面 观测网络开展了许多气溶胶特性的研究。 ２􀆰 ２ 气溶胶对云粒子尺度及暖雨过程的影 响观测研究 气溶胶通过第一间接效应影响云的微物理结 构。 Ｎａｋａｊｉｍａ，ｅｔ ａｌ ［５０］和 ＬＩＵ，ｅｔ ａｌ ［５１］ 利用卫星遥感 数据对该结果进行了验证。 大多数的研究显示，云 粒子尺度与气溶胶浓度呈反相关。 然而，一些新的 利用卫星资料的分析研究表明二者也存在正相关的 情况［５２⁃５３］ 。 ＹＵＡＮ，ｅｔ ａｌ ［５４］ 利用 ＭＯＤＩＳ 气溶胶观测 数据针对云粒子有效半径和气溶胶光学厚度进行了 大量的研究。 研究发现在大多数地区云粒子尺度与 气溶胶浓度呈反相关，但是在夏季墨西哥湾和在中 国南海海域主要受季风环流影响的时期，潮湿的空 气从海洋吹向污染的内陆地区，随着可降水量的增 多，云粒子大小和气溶胶浓度之间呈正相关。 这是 因为从墨西哥湾吹来的夏季风带有充足的水汽，气 溶胶粒子无需争食水汽就可以很快的长大。 气溶胶通过改变云微物理过程和云中液水路径 影响暖雨过程。 研究表明，增加气溶胶的浓度会导致 云滴粒子尺度减小，云滴粒子谱变窄，抑制碰并过程， 从而抑制暖性降水过程［５１，５５］ 。 Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，ｅｔ ａｌ ［５６⁃５７］利 用 ＡＶＨＲＲ 数据针对烟雾和沙尘气溶胶对降水过程 中碰并效应的影响进行了研究，发现了云顶温度与 云粒子有效半径之间的关系（在对流云深厚的扩散 增长区域，云粒子有效半径随着云顶温度的降低而 增长）。 通过对卫星遥感的气溶胶数据研究，发现 无论是区域人为产生的气溶胶还是远距离输送过来 的沙尘气溶胶都能显著的降低云滴尺度、云光学厚 度和液态水路径［５８⁃５９］ 。 这些研究指出，沙尘气溶胶 可以加热云体，促进云滴粒子蒸发，进而降低云中液 水含量（半直接效应），这种半直接效应对于云的发 展有重要的影响，这很可能是导致中国西北地区干 旱加剧的原因之一。 ２􀆰 ３ 气溶胶对冰云和混合云的影响观测研究 大多数研究气溶胶对云的影响集中在低层的层 状云，而一些研究认为气溶胶也可能对卷云产生影 响。 Ｓｈｅｒｗｏｏｄ，ｅｔ ａｌ ［６０］ 利用全球卫星云气候学项目 的数据分析了在对流层顶部的热带积雨云中冰粒子 有效半径的变化与气溶胶指数之间的关系，发现两 者呈负相关。 他们将这个归因于气溶胶浓度增加产 ５ 期 李军霞，等：气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 ５８５

586 气象科学 34卷 生的大量小云滴冻结并被抬升至深对流云顶部。而环境会受到很大的影响甚至导致区域气候的改变。 Chyleket,etal6用冬季印度洋MODS数据研究却这种影响主要来源于两方面:地表的变化和大气排 发现了相反的结论。 Massie,eta6的研究表明,伴放。后者包括气溶胶和温室气体的排放。温室效应 随着气溶胶浓度的增加,云中冰粒子尺度变化很小。与气溶胶效应相比通常有更大空间和更长时期的影 Jiang,etal结合MODs数据的云中冰粒子尺度、响。一些研究发现,在一些主要的大都市下游地区 氧化碳浓度(代气溶胶)和 TRMM卫星的降水数的降雨有明显增多,例如在芝加哥和纽约。 据进行研究,发现气溶胶对于云的影响依赖于云中城市地区高浓度的气溶胶通过提供大量的CCN来 湿度的大小,这与YUAN,etal的研究中气溶胶对增强降水。 Vanden,etal1和 Shepherd,eta的 暖云的影响结果一致。在干燥的环境,气溶胶的增研究中曾用这个假设来解释城市对流和降水的增 加使得冰晶尺度减小,抑制降水;而在相对湿度较高多。对于城市地区对流和降水的增加究竟是因为城 的环境中,气溶胶对于冰晶的大小和和降水影响很市热岛效应还是气溶胶效应或者二者兼有目前尚不 小。TRMM数据可以被用来推断非降水云中过冷水清楚。根据前文提到的气溶胶增强对流的理论,可 的存在, Rosenfeld,etal利用TRMM数据研究以将被严重污染的城市视为一个理想的区域,可以 了印度尼西亚上空烟尘粒子以及澳大利亚城市上空诱发和增强云和对流的发展,尤其是位于湖泊和沿 污染气溶胶对云的影响。飞机的观测发现,在大陆海岸线附近的城市。夏季,温暖的潮湿的空气从海 混合性对流云中,存在着大量的过冷却水(甚至洋、湖泊吹向陆地,提供了下列有利于云和对流发展 37℃以下)。这些研究结果进一步表明,大陆性的条件:(1)充足的强吸湿性人为源气溶胶的供给 气溶胶的增加降低了云滴尺度,抑制了碰并过程和(2)城市热岛效应;(3)潮湿的热空气提供大量的潜 暧雨过程,伴随着潜热的释放,使得更多的冻结的小能来维持强大的对流。一些研究还发现,在某些城 云滴被抬升至零度层以上,增强了冷雨过程和促进市每周中期常常会出现对流、降水甚至闪电的异常 了冰雹的生成,称为气溶胶促进对流的作用。增多。Bel,etal使用TRM卫星长期降水资料 Rosenfeld,etal的研究表明,由于气溶胶促进对流研究发现,在美国东南部,夏季每周中期雷暴显著增 云发展的效应,污染大气背景下的对流云发展的更加,这与地面观测到的一周中气溶胶浓度增加的时 高,更旺盛,更容易形成对流风暴。 Koren,etal6研间吻合。 Rosenfeld,eta4和 William,eta2的研 究了大西洋上空MODS反演的云特征参数,发现污究也发现气溶胶对大陆性混合对流云的热力和动力 染、沙尘和生物质燃烧产生的气溶胶对于增强对流性质有很大的影响。 云有非常明显的作用。 Andreae,eta2在大范围生 Orville,etal发现,在大城市及其下游地区闪 物圈-大气实验中,对亚马逊流域气溶胶、云、降水、电密度增强,其原因可能是由于城市热岛、人为污染 和气候进行了研究,发现由于生物质燃烧增加的烟排放以及微物理过程的改变。 Steiger,etal使用 雾和地表面热量的升高往往会导致更高的云顶高14a的云-地闪密度分布数据与路易斯安那州的 度,促进和加强了亚马逊盆地的冷雨过程。 PM10数据进行了对比分析,发现污染对于闪电增 云的位置对于其对流发展也有重要的影响。例强起着关键作用。YUAN,etal3研究了2005年地 如,如果云底很高且非常接近冻结高度,可供云滴粒面闪电数据和TRMM闪电成像传感器资料以及 子发展的部位到达冻结高度的距离很小,就不会有MODS的气溶胶数据,发现反常的强闪电活现象往 很多液态水释放潜热。因此,0℃层高度与云的位往伴随着高浓度气溶胶的出现。他们进一步量化闪 置的关系对于对流云的发展也是至关重要的。电与气溶胶光学厚度的关系发现,气溶胶浓度每增 对流的发展受潜热释放的驱动,这是源于气溶胶第加60%,将会导致多于150%的闪电的增加。气溶 间接效应,这个效应同时取决于气溶胶吸湿性。胶可能通过改变云粒子微物理特性而影响闪电。气 大气的热力学特征也会随着气溶胶对大气的加热和溶胶浓度的增加使得云中冰粒子尺度减小,云中冰 对地面的冷却而改变,这增强了大气的稳定度,并由相过程的延迟导致了更低的温度,促进对流的发生。 于蒸发的加强而降低了大气的湿度,从而抑制了尽管许多证据表明气溶胶与闪电活动密切相关,但 云和降水的形成。 是它们之间真正的关系是非常复杂的,尤其是与城 2.4城市气溶胶对风暴和闪电影响的研究市地区许多其他的相关因素相结合。 城市作为最主要的人为气溶胶排放源,其大气 以上研究均表明,气溶胶对大陆性混合对流云

生的大量小云滴冻结并被抬升至深对流云顶部。 而 Ｃｈ􀆪ｌｅｋｅｔ，ｅｔ ａｌ ［６１］用冬季印度洋 ＭＯＤＩＳ 数据研究却 发现了相反的结论。 Ｍａｓｓｉｅ，ｅｔ ａｌ ［６２］的研究表明，伴 随着气溶胶浓度的增加，云中冰粒子尺度变化很小。 Ｊｉａｎｇ，ｅｔ ａｌ ［６３］ 结合 ＭＯＤＩＳ 数据的云中冰粒子尺度、 一氧化碳浓度（代气溶胶）和 ＴＲＭＭ 卫星的降水数 据进行研究，发现气溶胶对于云的影响依赖于云中 湿度的大小，这与 ＹＵＡＮ，ｅｔ ａｌ ［５４］的研究中气溶胶对 暖云的影响结果一致。 在干燥的环境，气溶胶的增 加使得冰晶尺度减小，抑制降水；而在相对湿度较高 的环境中，气溶胶对于冰晶的大小和和降水影响很 小。 ＴＲＭＭ 数据可以被用来推断非降水云中过冷水 的存在，Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ ，ｅｔ ａｌ ［４４，５５］ 利用 ＴＲＭＭ 数据研究 了印度尼西亚上空烟尘粒子以及澳大利亚城市上空 污染气溶胶对云的影响。 飞机的观测发现，在大陆 混合性对流云中，存在着大量的过冷却水（ 甚至 －３７ ℃以下）。 这些研究结果进一步表明，大陆性 气溶胶的增加降低了云滴尺度，抑制了碰并过程和 暖雨过程，伴随着潜热的释放，使得更多的冻结的小 云滴被抬升至零度层以上，增强了冷雨过程和促进 了冰雹的生成［４４］ ，称为气溶胶促进对流的作用。 Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，ｅｔ ａｌ ［６４］的研究表明，由于气溶胶促进对流 云发展的效应，污染大气背景下的对流云发展的更 高，更旺盛，更容易形成对流风暴。 Ｋｏｒｅｎ，ｅｔ ａｌ ［６５］研 究了大西洋上空 ＭＯＤＩＳ 反演的云特征参数，发现污 染、沙尘和生物质燃烧产生的气溶胶对于增强对流 云有非常明显的作用。 Ａｎｄｒｅａｅ，ｅｔ ａｌ ［２５］在大范围生 物圈－大气实验中，对亚马逊流域气溶胶、云、降水、 和气候进行了研究，发现由于生物质燃烧增加的烟 雾和地表面热量的升高往往会导致更高的云顶高 度，促进和加强了亚马逊盆地的冷雨过程。 云的位置对于其对流发展也有重要的影响。 例 如，如果云底很高且非常接近冻结高度，可供云滴粒 子发展的部位到达冻结高度的距离很小，就不会有 很多液态水释放潜热。 因此，０ ℃ 层高度与云的位 置的关系对于对流云的发展也是至关重要的［６６］ 。 对流的发展受潜热释放的驱动，这是源于气溶胶第 一间接效应，这个效应同时取决于气溶胶吸湿性。 大气的热力学特征也会随着气溶胶对大气的加热和 对地面的冷却而改变，这增强了大气的稳定度，并由 于蒸发的加强而降低了大气的湿度［６］ ，从而抑制了 云和降水的形成。 ２􀆰 ４ 城市气溶胶对风暴和闪电影响的研究 城市作为最主要的人为气溶胶排放源，其大气 环境会受到很大的影响甚至导致区域气候的改变。 这种影响主要来源于两方面：地表的变化和大气排 放。 后者包括气溶胶和温室气体的排放。 温室效应 与气溶胶效应相比通常有更大空间和更长时期的影 响。 一些研究发现，在一些主要的大都市下游地区 的降雨有明显增多，例如在芝加哥［６７］ 和纽约［６８］ 。 城市地区高浓度的气溶胶通过提供大量的 ＣＣＮ 来 增强降水。 Ｖａｎｄｅｎ，ｅｔ ａｌ ［６９］ 和 Ｓｈｅｐｈｅｒｄ，ｅｔ ａｌ ［７０］ 的 研究中曾用这个假设来解释城市对流和降水的增 多。 对于城市地区对流和降水的增加究竟是因为城 市热岛效应还是气溶胶效应或者二者兼有目前尚不 清楚。 根据前文提到的气溶胶增强对流的理论，可 以将被严重污染的城市视为一个理想的区域，可以 诱发和增强云和对流的发展，尤其是位于湖泊和沿 海岸线附近的城市。 夏季，温暖的潮湿的空气从海 洋、湖泊吹向陆地，提供了下列有利于云和对流发展 的条件：（１） 充足的强吸湿性人为源气溶胶的供给； （２）城市热岛效应；（３）潮湿的热空气提供大量的潜 能来维持强大的对流。 一些研究还发现，在某些城 市每周中期常常会出现对流、降水甚至闪电的异常 增多。 Ｂｅｌｌ，ｅｔ ａｌ ［７１］ 使用 ＴＲＭＭ 卫星长期降水资料 研究发现，在美国东南部，夏季每周中期雷暴显著增 加，这与地面观测到的一周中气溶胶浓度增加的时 间吻合。 Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，ｅｔ ａｌ ［４４］和 Ｗｉｌｌｉａｍｓ，ｅｔ ａｌ ［７２］ 的研 究也发现气溶胶对大陆性混合对流云的热力和动力 性质有很大的影响。 Ｏｒｖｉｌｌｅ，ｅｔ ａｌ ［７３］发现，在大城市及其下游地区闪 电密度增强，其原因可能是由于城市热岛、人为污染 排放以及微物理过程的改变。 Ｓｔｅｉｇｅｒ，ｅｔ ａｌ ［７４］ 使用 １４ ａ 的云－地闪密度分布数据与路易斯安那州的 ＰＭ１０ 数据进行了对比分析，发现污染对于闪电增 强起着关键作用。 ＹＵＡＮ，ｅｔ ａｌ ［７５］ 研究了 ２００５ 年地 面闪电数据和 ＴＲＭＭ 闪电成像传感器资料以及 ＭＯＤＩＳ 的气溶胶数据，发现反常的强闪电活现象往 往伴随着高浓度气溶胶的出现。 他们进一步量化闪 电与气溶胶光学厚度的关系发现，气溶胶浓度每增 加 ６０％，将会导致多于 １５０％的闪电的增加。 气溶 胶可能通过改变云粒子微物理特性而影响闪电。 气 溶胶浓度的增加使得云中冰粒子尺度减小，云中冰 相过程的延迟导致了更低的温度，促进对流的发生。 尽管许多证据表明气溶胶与闪电活动密切相关，但 是它们之间真正的关系是非常复杂的，尤其是与城 市地区许多其他的相关因素相结合。 以上研究均表明，气溶胶对大陆性混合对流云 ５８６ 气 象 科 学 ３４ 卷

5期 李军霞,等:气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 的动力特征、微物理特征、电学特性等都有显著的影料,研究了气溶胶粒子的数浓度、谱分布特征及其与 响。此外,在城市污染较为严重的环境中,高浓度的气象因子的关系。在这些已有的科研成果的基础 气溶胶作为云凝结核的重要来源影响降水变率。这上,充分利用现有观测设备和观测网络开展有针对 种由气溶胶浓度增加带来的降水变化通过改变地表性的科学观测,并通过大量观测资料的分析研究中 能量平衡和改变大气中潜热的输送和反馈机制进而国不同地区不同季节不同气候环境下的气溶胶分 对气候变化造成巨大影响。因此,气溶胶可以影响布、气溶胶特性、气溶胶与云相互作用的机理等十分 云滴尺度分布、云粒子的形成和周期、暖雨过程、冷重要且可行。 雨过程、混合云降水过程、深对流系统和风暴以及闪 (2)气溶胶对降水的影响机制研究 电。在每个阶段,气溶胶对云的发展有不同的影响, 气溶胶是目前降水变化研究中最不确定的影响 最终影响降水。 因子之一,气溶胶浓度增加可加强或减弱云与降水 3总结与讨论 过程。ZHAO,etal利用观测资料对比研究了中 国华北地区降水、大气稳定性及气溶胶光学厚度之 气溶胶与云、降水的相互作用是当今大气科学间的相互关系,认为华北地区大气稳定性的增加和 研究的热点。近年来,国内外在气溶胶吸湿增长、气降水减少很可能是由该地区气溶胶增加引起的,气 溶胶与云粒子特性硏究等方面做了大量的观测实溶胶改变了大气的辐射过程,使得大气稳定性增强 验,产生了许多研究成果。随着气溶胶观测技术和抑制大气的对流运动和降水发生。 Menon,etal8 手段的不断进步,在气溶胶对云和降水的影响、气溶用气候模式研究了黑炭气溶胶对中国南部降水的影 胶对深对流系统的影响、气溶胶对闪电的影响等方响,发现黑炭气溶胶对低层大气的加热作用使大气 面也开展了大量的观测和研究工作。但是,气溶胶的不稳定性增加,进而使降水增加。可以看出二者 对云和降水的影响非常复杂,这其中包含了大量的的结论正好相反。因此从科学的角度上为降水的变 物理化学过程,存在很大的不确定性。因此,加强对化寻求一个确切的影响机制是非常有意义的事。对 气溶胶和云的综合观测以及加强气溶胶、云和降水此,在对不同区域历史降水观测资料统计分析的基 相互作用的研究仍然十分必要,这对大气环境研究、础上,有针对性的开展长时间的气溶胶和降水的观 天气气候预测以及人工影响天气都有重要的促进作测,对气溶胶与降水的相互影响的多样性开展研究。 用 研究不同来源、不同地区、不同天气条件下气溶胶对 (1)气溶胶作为CCN或ⅣN的观测和实验研究,云和降水的影响,并有效利用数值模拟,科学客观评 取得对中国不同地区大气气溶胶特性、分布和变化估气溶胶对降水的影响因素。 的科学认识。 (3)开展高海拔地区和高空气溶胶观测,并进 气溶胶作为CCN与云滴形成之间的关系是气行数据的收集整理及对比分析 溶胶与云相互作用研究的重点和难点。其不确定性 目前,卫星遥感、地面观测和飞机观测已成为研 主要表现在,云滴形成不仅仅受气溶胶数浓度影响,究气溶胶与云降水及环境相互作用的重要手段。就 还与气溶胶粒子的尺度、化学成分、上升速度以及过地面观测来讲,在高海拔地区的长时间的观测仍然 饱和度等因素有关。近年来,用于气溶胶观测的手还很缺乏,高山地区气溶胶特性观测、气溶胶长时期 段和设备大大增强,目前中国部分地区(北京、河长距离的传输和气溶胶的气候效应等都非常重要, 北、山西、河南、南京等)的地方气象科研业务部门然而观测数据非常少。飞机能直接对高空气溶胶取 也具备了CCN观测设备。宁夏、北京、河北、山西等样,成为目前气溶胶观测的重要手段。在高山地区 地利用云凝结核计数器等设备对当地的CCN进行开展长时间观测和利用飞机开展高空气溶胶和云的 了长时间连续的观测,给出了各个区域CCN的活化观测可获得环境大气中气溶胶空间分布尤其是垂直 特性mN。刘鹏飞等在天津武清使用HH-TD分布的廓线,进而研究不同类型的CCN和IN的垂 MA仪器对50-250mm气溶胶粒子在90%-98.5%直分布。通过将所得各种观测资料(卫星、地面观 相对湿度下的吸湿增长因子进行了观测,给出了在测资料、飞机探测资料)进行整编和分类,分析不同 不同的高相对湿度下(90%,95%和98.5%)吸湿增地区不同气候环境条件下气溶胶的垂直分布特征 长因子的平均概率分布函数和吸湿增长因子。银燕并进行对比研究,为研究气溶胶对云宏微观特性和 等根据2008年4—7月黄山大气气溶胶观测资降水的影响提供实测资料

的动力特征、微物理特征、电学特性等都有显著的影 响。 此外，在城市污染较为严重的环境中，高浓度的 气溶胶作为云凝结核的重要来源影响降水变率。 这 种由气溶胶浓度增加带来的降水变化通过改变地表 能量平衡和改变大气中潜热的输送和反馈机制进而 对气候变化造成巨大影响。 因此，气溶胶可以影响 云滴尺度分布、云粒子的形成和周期、暖雨过程、冷 雨过程、混合云降水过程、深对流系统和风暴以及闪 电。 在每个阶段，气溶胶对云的发展有不同的影响， 最终影响降水。 ３ 总结与讨论 气溶胶与云、降水的相互作用是当今大气科学 研究的热点。 近年来，国内外在气溶胶吸湿增长、气 溶胶与云粒子特性研究等方面做了大量的观测实 验，产生了许多研究成果。 随着气溶胶观测技术和 手段的不断进步，在气溶胶对云和降水的影响、气溶 胶对深对流系统的影响、气溶胶对闪电的影响等方 面也开展了大量的观测和研究工作。 但是，气溶胶 对云和降水的影响非常复杂，这其中包含了大量的 物理化学过程，存在很大的不确定性。 因此，加强对 气溶胶和云的综合观测以及加强气溶胶、云和降水 相互作用的研究仍然十分必要，这对大气环境研究、 天气气候预测以及人工影响天气都有重要的促进作 用［７６］ 。 （１）气溶胶作为 ＣＣＮ 或 ＩＮ 的观测和实验研究， 取得对中国不同地区大气气溶胶特性、分布和变化 的科学认识。 气溶胶作为 ＣＣＮ 与云滴形成之间的关系是气 溶胶与云相互作用研究的重点和难点。 其不确定性 主要表现在，云滴形成不仅仅受气溶胶数浓度影响， 还与气溶胶粒子的尺度、化学成分、上升速度以及过 饱和度等因素有关。 近年来，用于气溶胶观测的手 段和设备大大增强，目前中国部分地区（北京、河 北、山西、河南、南京等） 的地方气象科研业务部门 也具备了 ＣＣＮ 观测设备。 宁夏、北京、河北、山西等 地利用云凝结核计数器等设备对当地的 ＣＣＮ 进行 了长时间连续的观测，给出了各个区域 ＣＣＮ 的活化 特性［７７⁃７８］ 。 刘鹏飞等［７９］ 在天津武清使用 ＨＨ－ＴＤ⁃ ＭＡ 仪器对 ５０～２５０ ｎｍ 气溶胶粒子在 ９０％ ～ ９８􀆰 ５％ 相对湿度下的吸湿增长因子进行了观测，给出了在 不同的高相对湿度下（９０％，９５％和 ９８􀆰 ５％）吸湿增 长因子的平均概率分布函数和吸湿增长因子。 银燕 等［８０］根据 ２００８ 年 ４—７ 月黄山大气气溶胶观测资 料，研究了气溶胶粒子的数浓度、谱分布特征及其与 气象因子的关系。 在这些已有的科研成果的基础 上，充分利用现有观测设备和观测网络开展有针对 性的科学观测，并通过大量观测资料的分析研究中 国不同地区不同季节不同气候环境下的气溶胶分 布、气溶胶特性、气溶胶与云相互作用的机理等十分 重要且可行。 （２）气溶胶对降水的影响机制研究 气溶胶是目前降水变化研究中最不确定的影响 因子之一，气溶胶浓度增加可加强或减弱云与降水 过程。 ＺＨＡＯ，ｅｔ ａｌ ［８１］ 利用观测资料对比研究了中 国华北地区降水、大气稳定性及气溶胶光学厚度之 间的相互关系，认为华北地区大气稳定性的增加和 降水减少很可能是由该地区气溶胶增加引起的，气 溶胶改变了大气的辐射过程，使得大气稳定性增强， 抑制大气的对流运动和降水发生。 Ｍｅｎｏｎ，ｅｔ ａｌ ［８２］ 用气候模式研究了黑炭气溶胶对中国南部降水的影 响，发现黑炭气溶胶对低层大气的加热作用使大气 的不稳定性增加，进而使降水增加。 可以看出二者 的结论正好相反。 因此从科学的角度上为降水的变 化寻求一个确切的影响机制是非常有意义的事。 对 此，在对不同区域历史降水观测资料统计分析的基 础上，有针对性的开展长时间的气溶胶和降水的观 测，对气溶胶与降水的相互影响的多样性开展研究。 研究不同来源、不同地区、不同天气条件下气溶胶对 云和降水的影响，并有效利用数值模拟，科学客观评 估气溶胶对降水的影响因素。 （３）开展高海拔地区和高空气溶胶观测，并进 行数据的收集整理及对比分析 目前，卫星遥感、地面观测和飞机观测已成为研 究气溶胶与云降水及环境相互作用的重要手段。 就 地面观测来讲，在高海拔地区的长时间的观测仍然 还很缺乏，高山地区气溶胶特性观测、气溶胶长时期 长距离的传输和气溶胶的气候效应等都非常重要， 然而观测数据非常少。 飞机能直接对高空气溶胶取 样，成为目前气溶胶观测的重要手段。 在高山地区 开展长时间观测和利用飞机开展高空气溶胶和云的 观测可获得环境大气中气溶胶空间分布尤其是垂直 分布的廓线，进而研究不同类型的 ＣＣＮ 和 ＩＮ 的垂 直分布。 通过将所得各种观测资料（卫星、地面观 测资料、飞机探测资料）进行整编和分类，分析不同 地区不同气候环境条件下气溶胶的垂直分布特征， 并进行对比研究，为研究气溶胶对云宏微观特性和 降水的影响提供实测资料。 ５ 期 李军霞，等：气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 ５８７

588 气象科学 34卷 (4)有效利用数值模式等手段对气溶胶、云、降 2005,5(4);1053-1123 水相互作用进行深入研究 [16] PENG Changgeng, CHAN Mannin, CHAN C K. The hygroscopic 广泛的运用地面观测、飞机观测、卫星遥感、雷 properties of dicarboxylic and multifunctional acids: measurements 达观测等手段合理设计观测实验,在分析获取的观 and UNIFAC predictions. Environ. Sci. Technol., 2001, 35(22) 测资料的基础上,有效的利用气溶胶-云相互作用17 Koehler K A, Kreidenweis S M, DeMott PJ,ta. Water activit 数值模式,开展气溶胶和云、降水相互作用的实验 and activation diameters from hygroscopicity data- Part ll: Appli- 和理论研究,建立能合理表达中国不同地区的气溶 cation to organic species. Atmos. Chem. Phys., 2006, 6(3):795 胶-云相互作用的参数化方案,建立更加完善的数 值模式,对气溶胶-云-降水相互作用机理进行更加 [18 Abbatt J P D, Broekhuizen K, Kumal PP Cloud condensation ucleus activity of intemally mixed ammonium sulfate/organic acid 深入的研究 aerosol particles. Atmos. Environ., 2005, 39(26): 4767-4778 [19] Badger C L, George 1, Griffiths P T, et al. Phase transitions and 参考文献 hygroscopic growth of aerosol particles containing humic acid and mixtures of humic acid and ammonium sulphate. Atmos. Chem. [1 Haywood J M, Boucher 0. Estimates of the direct and indirect ra- Phys.,2006,6(3):755-768 dative forcing due to tropospheric aerosols: A review. Rev. Geo- [20] Svenningsson B, Rissler J, Swietlicki E, et al. Hygroscopic growth 2000,38(4):513-543. d critical supersaturations for mixed aerosol particles of inorganic nal Research Council NRC ). Radiative forcing of climate and organic compounds of atmospheric relevance. Atmos. Chem. change: Expanding the concept and addressing uncertainties. Phys,2006,6(7):1937-1952. [21] Hitzenberger R, Bemer A, Kasper-Giebl A, et al. Surface tension [3] Twomey S. The influence of pollution on the shortwave albedo of of Rax cloud water and its relation to the concentration of organic uds.J. Atmos.sci.,1977,34(7):1149-1152. material.J. Geophys. Res, 2002, 107( D24): 4752. doi: 10 [4] Twomey S A, Piepgrass M, Wolfe T L. An assessment of the 1029/2002JD002506 pact of pollution on global cloud albedo. Tellus B, 1984, 36(5) [22] Roberts G C, Andreae M 0, ZHOU Jingchuan, et al. Cloud con- ensation nuclei in the Amazon Basin."Marine conditions over a [5 Albrecht B A. Aerosols, cloud microphysics, and fractional cloudiness. Science, 1989, 245(4923): 1227-1230 [23]Yum SS, Hudson JG. Vertical distributions of cloud condensation [6 Ackerman A S, Toon B, Stevens D E, et al. Reduction of tropi- nuclei spectra ower the springtime Arctic Ocean. J Geophys. Res cal cloudiness by soot. Science, 2000, 288(5468): 1042-1047 2001,106(D14):15045-15052 [7] Hansen J, Sato M, Rudy R, et al. Globalwarming in the twenty- [24] Hudson JG, Yum S S. Cloud condensation nuclei spectra and pol first century. An alternative scenario. Proc. Natl. Acad. Sci. USA luted and clean clouds over the Indian Ocean. J. Geophys. Res 2000,97(18):9875-9880 2002,107(D19):INX221-1-INX221-12. [8 Penner J E, Rotstayn L D. Indirect aerosol forcing. Science 200lJD000829 2000,290(5491):407 [25] Andreae M O, Rosenfeld D, Artaxo P, et al. Smoking rain clouds [9 IPCC: Clima The physical science basis.Cam- over the Amazon. Science, 2004, 303(5662): 1337-1342. bridge University Pres abridge, UK and New York, NY [26 Frank G P, Dusek U, Andreae M O. Technical note: A method LSA,2007:996 for measuring size-resolved CCN in the atmosphere. Atmos. Chem. [10] Pruppacher H R, Klett J D. Microphysics of clouds and precipitati- Phys. Discuss.2006,6(3):4879-4895 Reidel. Dordrecht. 1997.954 [27] LIU Yangang, Daum P H. Anthropogenic aerosols: Indirect war [11] Vehkamaki H. Classical nucleation theory in multicomponent sys- ming effect from dispersion forcing. Nature, 2002, 419(6907): tems. Berlin, New York: Springer 580-581,doi:10.1038/419580a [12] Seinfeld J H, Pandis S N. Atmospheric chemistry and physics [28 Ackerman A S, Kirkpatrick M P, Stevens D E, et al. The impact tion to climate change. 2nd ed. New York: John Wi- of humidity above stratiform clouds on indirect aerosol climate forc- ley,1998:1326 g. Nature,2004,432(7020):1014-1017,doi:10.1038/m [13] Hegg DA. Impact of gas-phase HNO, and NH, on microphysical re3174 processes in atmospheric clouds. Geophys. Res. Lett., 2000 29] Heymsfield A J, Miloshevich L M, Schmitt C, et al. Homogeneous (15):2201-2204 nucleation in subtropical and tropical convection and its influ- [14 Nenes A, Charlson R J, Facchini M C, et al. Can chemical effects ce on cirrus anvil microphysics. J. Atmos. Sci., 2005, 62(1) on cloud droplet number rival the first indirect effect? Geophys. 41-64,doi:10.1175/JAS-3360.1 Res.lett,2002,29(17):1848. [30] Phillips V T J, Andronache C, Sherwood S C, et al. Anvil glaci [15]Kanakidou M, Seinfeld J H, Pandis S N, et al. Organic aerosol ation in a deep cumulus updraught over Florida simulated with the and global climate modelling: a review. Atmos. Chem. Phy explicit microphysics model: I. Impact of various nucleation

（４）有效利用数值模式等手段对气溶胶、云、降 水相互作用进行深入研究 广泛的运用地面观测、飞机观测、卫星遥感、雷 达观测等手段合理设计观测实验，在分析获取的观 测资料的基础上， 有效的利用气溶胶－云相互作用 数值模式， 开展气溶胶和云、降水相互作用的实验 和理论研究，建立能合理表达中国不同地区的气溶 胶－云相互作用的参数化方案，建立更加完善的数 值模式，对气溶胶－云－降水相互作用机理进行更加 深入的研究。 参 考 文 献 ［１］ Ｈａｙｗｏｏｄ Ｊ Ｍ， Ｂｏｕｃｈｅｒ Ｏ． Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｒａ⁃ ｄｉａｔｉｖｅ ｆｏｒｃｉｎｇ ｄｕｅ ｔｏ ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｅｒｏｓｏｌｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ． Ｒｅｖ． Ｇｅｏ⁃ ｐｈｙｓ．， ２０００， ３８（４）： ５１３－５４３． ［２］ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｕｎｃｉｌ （ ＮＲＣ）． Ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｆｏｒｃｉｎｇ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ： Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ． Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ： Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｉｅｓ Ｐｒｅｓｓ， ２００５． ［３］ Ｔｗｏｍｅｙ Ｓ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｗａｖｅ ａｌｂｅｄｏ ｏｆ ｃｌｏｕｄｓ． Ｊ． Ａｔｍｏｓ． Ｓｃｉ．， １９７７， ３４（７）： １１４９－１１５２． ［４］ Ｔｗｏｍｅｙ Ｓ Ａ， Ｐｉｅｐｇｒａｓｓ Ｍ， Ｗｏｌｆｅ Ｔ Ｌ． Ａｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍ⁃ ｐａｃｔ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｇｌｏｂａｌ ｃｌｏｕｄ ａｌｂｅｄｏ． Ｔｅｌｌｕｓ Ｂ， １９８４，３６（５）： ３５６－３６６． ［５］ Ａｌｂｒｅｃｈｔ Ｂ Ａ． Ａｅｒｏｓｏｌｓ， ｃｌｏｕｄ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ， ａｎｄ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｃｌｏｕｄｉｎｅｓｓ． Ｓｃｉｅｎｃｅ， １９８９， ２４５（４９２３）： １２２７－１２３０． ［６］ Ａｃｋｅｒｍａｎ Ａ Ｓ， Ｔｏｏｎ Ｏ Ｂ， Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｄ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｏｐｉ⁃ ｃａｌ ｃｌｏｕｄｉｎｅｓｓ ｂｙ ｓｏｏｔ． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０００， ２８８（５４６８）： １０４２－１０４７． ［７］ Ｈａｎｓｅｎ Ｊ， Ｓａｔｏ Ｍ， Ｒｕｅｄｙ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｅｎｔｙ－ ｆｉｒｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ： Ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｓｃｅｎａｒｉｏ． Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ２０００， ９７（１８）： ９８７５－９８８０． ［８］ Ｐｅｎｎｅｒ Ｊ Ｅ， Ｒｏｔｓｔａｙｎ Ｌ Ｄ． Ｉｎｄｉｒｅｃｔ ａｅｒｏｓｏｌ ｆｏｒｃｉｎｇ． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０００， ２９０（５４９１）： ４０７． ［９］ ＩＰＣＣ： Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ ２００７： Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ ｂａｓｉｓ． Ｃａｍ⁃ ｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ， ＵＫ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ， ＵＳＡ， ２００７：９９６． ［１０］ Ｐｒｕｐｐａｃｈｅｒ Ｈ Ｒ， Ｋｌｅｔｔ Ｊ Ｄ． Ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄｓ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉ⁃ ｏｎ． Ｒｅｉｄｅｌ， Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ． １９９７：９５４． ［１１］ Ｖｅｈｋａｍäｋｉ Ｈ． Ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｉｎ ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｓｙｓ⁃ ｔｅｍｓ． Ｂｅｒｌｉｎ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｓｐｒｉｎｇｅｒ， ２００６： １７６． ［１２］ Ｓｅｉｎｆｅｌｄ Ｊ Ｈ， Ｐａｎｄｉｓ Ｓ Ｎ． Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｓ： ｆｒｏｍ ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ． ２ｎｄ ｅｄ． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｊｏｈｎ Ｗｉ⁃ ｌｅｙ， １９９８： １３２６． ［１３］ Ｈｅｇｇ ＤＡ． Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｇａｓ－ｐｈａｓｅ ＨＮＯ３ ａｎｄ ＮＨ３ ｏｎ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｃｌｏｕｄｓ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２０００， ２７ （１５）： ２２０１－２２０４． ［ １４］ Ｎｅｎｅｓ Ａ， Ｃｈａｒｌｓｏｎ Ｒ Ｊ， Ｆａｃｃｈｉｎｉ Ｍ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｃａｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ｄｒｏｐｌｅｔ ｎｕｍｂｅｒ ｒｉｖａｌ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔ？ Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００２， ２９（１７）： １８４８． ［１５］ Ｋａｎａｋｉｄｏｕ Ｍ， Ｓｅｉｎｆｅｌｄ Ｊ Ｈ， Ｐａｎｄｉｓ Ｓ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｏｒｇａｎｉｃ ａｅｒｏｓｏｌ ａｎｄ ｇｌｏｂａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ： ａ ｒｅｖｉｅｗ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２００５， ５（４）： １０５３－１１２３． ［１６］ ＰＥＮＧ Ｃｈａｎｇｇｅｎｇ， ＣＨＡＮ Ｍａｎｎｉｎ， ＣＨＡＮ Ｃ Ｋ． Ｔｈｅ ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｃｉｄｓ： ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ＵＮＩＦＡＣ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ． Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ２００１， ３５（２２）： ４４９５－４５０１． ［１７］ Ｋｏｅｈｌｅｒ Ｋ Ａ， Ｋｒｅｉｄｅｎｗｅｉｓ Ｓ Ｍ， ＤｅＭｏｔｔ Ｐ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｗａｔｅｒ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃｉｔｙ ｄａｔａ－ Ｐａｒｔ ＩＩ： Ａｐｐｌｉ⁃ ｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｐｅｃｉｅｓ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２００６， ６（３）： ７９５ －８０９． ［１８］ Ａｂｂａｔｔ Ｊ Ｐ Ｄ， Ｂｒｏｅｋｈｕｉｚｅｎ Ｋ， Ｋｕｍａｌ Ｐ Ｐ． Ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｕｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ ｍｉｘｅｄ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ／ ｏｒｇａｎｉｃ ａｃｉｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ． Ａｔｍｏｓ． Ｅｎｖｉｒｏｎ．， ２００５， ３９（２６）： ４７６７－４７７８． ［１９］ Ｂａｄｇｅｒ Ｃ Ｌ， Ｇｅｏｒｇｅ Ｉ， Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ Ｐ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｈｕｍｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ ｈｕｍｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓｕｌｐｈａｔｅ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２００６， ６（３）： ７５５－７６８． ［２０］ Ｓｖｅｎｎｉｎｇｓｓｏｎ Ｂ， Ｒｉｓｓｌｅｒ Ｊ， Ｓｗｉｅｔｌｉｃｋｉ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｍｉｘｅｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｏｆ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｒｅｌｅｖａｎｃｅ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２００６， ６（７）： １９３７－１９５２． ［ ２１］ Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｒ， Ｂｅｒｎｅｒ Ａ， Ｋａｓｐｅｒ－Ｇｉｅｂｌ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｒａｘ ｃｌｏｕｄ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００２， １０７ （ Ｄ２４）： ４７５２． ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００２ＪＤ００２５０６． ［２２］ Ｒｏｂｅｒｔｓ Ｇ Ｃ， Ａｎｄｒｅａｅ Ｍ Ｏ， ＺＨＯＵ Ｊｉｎｇｃｈｕａｎ， ｅｔ ａｌ． Ｃｌｏｕｄ ｃｏｎ⁃ ｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ ｉｎ ｔｈｅ Ａｍａｚｏｎ Ｂａｓｉｎ： “Ｍａｒｉｎｅ” ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｖｅｒ ａ ｃｏｎｔｉｎｅｎｔ？ Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００１， ２８（１４）： ２８０７－２８１０． ［２３］ Ｙｕｍ Ｓ Ｓ， Ｈｕｄｓｏｎ Ｊ Ｇ． Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓｐｒｉｎｇｔｉｍｅ Ａｒｃｔｉｃ Ｏｃｅａｎ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００１， １０６（Ｄ１４）： １５０４５－１５０５２． ［２４］ Ｈｕｄｓｏｎ Ｊ Ｇ， Ｙｕｍ Ｓ Ｓ． Ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ｐｏｌ⁃ ｌｕｔｅｄ ａｎｄ ｃｌｅａｎ ｃｌｏｕｄｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｉｎｄｉａｎ Ｏｃｅａｎ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００２， １０７ （ Ｄ１９ ）： ＩＮＸ２２１ － １ － ＩＮＸ２２１ － １２． ｄｏｉ： １０． ０２９ ／ ２００１ＪＤ０００８２９． ［２５］ Ａｎｄｒｅａｅ Ｍ Ｏ， Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ａｒｔａｘｏ Ｐ， ｅｔ ａｌ． Ｓｍｏｋｉｎｇ ｒａｉｎ ｃｌｏｕｄｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ａｍａｚｏｎ． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００４， ３０３（５６６２）： １３３７－１３４２． ［２６］ Ｆｒａｎｋ Ｇ Ｐ， Ｄｕｓｅｋ Ｕ， Ａｎｄｒｅａｅ Ｍ Ｏ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｎｏｔｅ： Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｉｚｅ－ｒｅｓｏｌｖｅｄ ＣＣＮ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． Ｄｉｓｃｕｓｓ．， ２００６， ６（３）： ４８７９－４８９５． ［２７］ ＬＩＵ Ｙａｎｇａｎｇ， Ｄａｕｍ Ｐ Ｈ． Ａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃ ａｅｒｏｓｏｌｓ： Ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｗａｒ⁃ ｍｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｆｒｏｍ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｉｎｇ． Ｎａｔｕｒｅ， ２００２， ４１９ （ ６９０７）： ５８０－５８１， ｄｏｉ： １０．１０３８ ／ ４１９５８０ａ． ［２８］ Ａｃｋｅｒｍａｎ Ａ Ｓ， Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃｋ Ｍ Ｐ， Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｄ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｂｏｖｅ ｓｔｒａｔｉｆｏｒｍ ｃｌｏｕｄｓ ｏｎ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ａｅｒｏｓｏｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｆｏｒｃ⁃ ｉｎｇ． Ｎａｔｕｒｅ， ２００４， ４３２（７０２０）： １０１４－１０１７， ｄｏｉ： １０．１０３８ ／ ｎａ⁃ ｔｕｒｅ０３１７４． ［ ２９］ Ｈｅｙｍｓｆｉｅｌｄ Ａ Ｊ， Ｍｉｌｏｓｈｅｖｉｃｈ Ｌ Ｍ， Ｓｃｈｍｉｔｔ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｉｃｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｄ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕ⁃ ｅｎｃｅ ｏｎ ｃｉｒｒｕｓ ａｎｖｉｌ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ． Ｊ． Ａｔｍｏｓ． Ｓｃｉ．， ２００５， ６２（１）： ４１－６４， ｄｏｉ： １０．１１７５ ／ ＪＡＳ－３３６０．１． ［３０］ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ Ｖ Ｔ Ｊ， Ａｎｄｒｏｎａｃｈｅ Ｃ， Ｓｈｅｒｗｏｏｄ Ｓ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ａｎｖｉｌ ｇｌａｃｉ⁃ ａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｄｅｅｐ ｃｕｍｕｌｕｓ ｕｐｄｒａｕｇｈｔ ｏｖｅｒ Ｆｌｏｒｉｄａ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ ｍｏｄｅｌ： Ｉ． Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ５８８ 气 象 科 学 ３４ 卷

李军霞,等:气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 589 processes. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 2005, 131( 609): 2019- (6785);440-442. 2046,doi:10.1256/q.04.85 [45] Korolev A V, Field P. The effect of dynamics on mixed-phase [31 Ekman A, Engstrom A, WANG C. The effect of aemsol composi- ouds: Theoretical considerations. J. Atmos. Sci., 2008, 65(1) tion and concentration on the development and anvil properties of a 66-86,doi:l0.1175/2007AS2355.1. ontinental deep convective cloud. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., [46] Sassen K, DeMott P J, Prospero J, et al. Saharan dust storms and 2007,133(627):1439-1452,doi:10.1002/qu108 indirect aerosol effects on clouds. CRYSTAL-FACe results. Geo- [32] FAN Jiwei, Comstock J M, Ovchinnikov M. The cloud condensa- phys.Res.Let,2003,30(12):1633,di:10.1029 nuclei and ice nuclei effects on tropical anvil characteristics 2003GL017371 and water vapor of the tropical tropopause layer. Environ. Res. [47] De Mott P J, Sassen K, Poellot M R, et al. 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ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ． Ｑｕａｒｔ． Ｊ． Ｒｏｙ． Ｍｅｔｅｏｒ． Ｓｏｃ．， ２００５， １３１（６０９）： ２０１９－ ２０４６， ｄｏｉ： １０．１２５６ ／ ｑｊ．０４．８５． ［３１］ Ｅｋｍａｎ Ａ， Ｅｎｇｓｔｒöｍ Ａ， ＷＡＮＧ Ｃ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｃｏｍｐｏｓｉ⁃ ｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｎｖｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａ ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ ｄｅｅｐ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｕｄ． Ｑｕａｒｔ． Ｊ． Ｒｏｙ． Ｍｅｔｅｏｒ． Ｓｏｃ．， ２００７， １３３（６２７）： １４３９－１４５２， ｄｏｉ： １０．１００２ ／ ｑｊ．１０８． ［３２］ ＦＡＮ Ｊｉｗｅｉ， Ｃｏｍｓｔｏｃｋ Ｊ Ｍ， Ｏｖｃｈｉｎｎｉｋｏｖ Ｍ． Ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａ⁃ ｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ ａｎｄ ｉｃｅ ｎｕｃｌｅｉ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｖｉｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｔｒｏｐｏｐａｕｓｅ ｌａｙｅｒ． Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２０１０， ５ （ ４）： ０４４００５， ｄｏｉ： １０． １０８８ ／ １７４８ － ９３２６ ／ ５ ／ ４ ／ ０４４００５． ［３３］ Ｍｅｄｉｎａ Ｊ， Ｎｅｎｅｓ Ａ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｉｌｍ － ｆｏｒｍｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｇｉａｎｔ ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ： ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｏｕｄ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｅｒｏｓｏｌ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００４， １０９（Ｄ２０）： Ｄ２０２０７． ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００４ＪＤ００４６６６． ［３４］ Ｆｅｉｎｇｏｌｄ Ｇ， Ｃｏｔｔｏｎ Ｗ Ｒ， Ｋｒｅｉｄｅｎｗｅｉｓ Ｓ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｇｉａｎｔ ｃｌｏｕｄ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ ｏｎ ｄｒｉｚｚｌｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔｒａｔｏｃｕｍｕ⁃ ｌｕｓ： ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｏｕｄ ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｊ． Ａｔｍｏｓ． Ｓｃｉ．， １９９９， ５６（２４）： ４１００－４１１７． ［３５］ Ｈｕｄｓｏｎ Ｊ Ｇ， Ｍｉｓｈｒａ Ｓ． Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ＣＣＮ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｍｉ⁃ ｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃｌｅａｎ ｍａｒｉｔｉｍｅ ａｉｒ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００７， ３４（１６）： ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００７ＧＬ０３００４４． ［３６］ ＺＨＡＮＧ Ｄａｉｚｈｏｕ， Ｉｗａｓａｋａ Ｙ． Ｓｉｚｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ａｓｉａｎ ｄｕｓｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｅａ ｓａｌｔ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ： ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｊａ⁃ ｐａｎ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００４， ３１ （ １５）： Ｌ１５１０２， ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００４ＧＬ０２００８７． ［３７］ Ｌｅｖｉｎ Ｚ， Ｔｅｌｌｅｒ Ａ， Ｇａｎｏｒ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｕｓｔ， ｓｅａ－ｓａｌｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ， ａｎｄ ｃｌｏｕｄｓ： ａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｔｕｄｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅａｎ Ｉｓｒａｅｌｉ Ｄｕｓｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃａｍｐａｉｇｎ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００５， １１０ （ Ｄ２０ ）： Ｄ２０２０２， ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００５ＪＤ００５８１０． ［３８］ ＺＨＡＮＧ Ｄａｉｚｈｏｕ， Ｉｗａｓａｋａ Ｙ， Ｍａｔｓｕｋｉ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏａｒｓｅ ａｎｄ ａｃｃｕ⁃ ｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ａｓｉａｎ ｄｕｓｔ ｉｎ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｊａｐａｎ． Ａｔｍｏｓ． Ｅｎｖｉｒｏｎ．， ２００６， ４０（７）： １２０５－１２１５． ［３９］ ＹＩＮ Ｙ， Ｌｅｖｉｎ Ｚ， Ｒｅｉｓｉｎ Ｔ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇｉａｎｔ ｃｌｏｕｄ ｃｏｎ⁃ ｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｕｃｌｅｉ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｕｄｓ－ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ． Ａｔｍｏｓ． Ｒｅｓ．， ２０００， ５３（ １－ ３）： ９１－ １１６． ［４０］ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ｌａｈａｖ Ｒ， Ｋｈａｉｎ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｓｅａ ｓｐｒａｙ ｉｎ ｃｌｅａｎｓｉｎｇ ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｏｃｅａｎ ｖｉａ ｃｌｏｕｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００２， ２９７（５５８７）： １６６７－１６７０． ［４１］ Ｒｕｄｉｃｈ Ｙ， Ｋｈｅｒｓｏｎｓｋｙ Ｏ， Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ． Ｔｒｅａｔｉｎｇ ｃｌｏｕｄｓ ｗｉｔｈ ａ ｇｒａｉｎ ｏｆ ｓａｌｔ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００２， ２９（２２）： １７－１－１７－４， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００２ＧＬ０１６０５５． ［４２］ Ｔｅｌｌｅｒ Ａ， Ｌｅｖｉｎ Ｚ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｏｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉ⁃ ｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ｃｌｏｕｄｓ： ａ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｓｔｕｄｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｎｕｍｅｒｉ⁃ ｃａｌ ｃｌｏｕｄ ｍｏｄｅｌ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２００６， ６（１）： ６７－８０． ［４３］ ＣＨＥＮＧ Ｃ， ＷＡＮＧ Ｗ， ＣＨＥＮ Ｊ． Ａ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｉｍ⁃ ｐａｃｔｓ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｑｕａｒｔ． Ｊ． Ｒｏｙ． Ｍｅｔｅｏｒ． Ｓｏｃ．， ２００７， １３３（ ６２３）： ２８３－２９７， ｄｏｉ： １０．１００２ ／ ｑｊ．２５． ［４４］ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ｗｏｏｄｌｅｙ Ｗ Ｌ． Ｄｅｅｐ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｕｄｓ ｗｉｔｈ ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｗａｔｅｒ ｄｏｗｎ ｔｏ － ３７． ５℃ ． Ｎａｔｕｒｅ， ２０００， ４０５ （６７８５）： ４４０－４４２． ［４５］ Ｋｏｒｏｌｅｖ Ａ Ｖ， Ｆｉｅｌｄ Ｐ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｎ ｍｉｘｅｄ － ｐｈａｓｅ ｃｌｏｕｄｓ： Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ． Ｊ． Ａｔｍｏｓ． Ｓｃｉ．， ２００８， ６５（１）： ６６－８６， ｄｏｉ： １０．１１７５ ／ ２００７ＪＡＳ２３５５．１． ［４６］ Ｓａｓｓｅｎ Ｋ， ＤｅＭｏｔｔ Ｐ Ｊ， Ｐｒｏｓｐｅｒｏ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｓａｈａｒａｎ ｄｕｓｔ ｓｔｏｒｍｓ ａｎｄ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ａｅｒｏｓｏｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｃｌｏｕｄｓ： ＣＲＹＳＴＡＬ－ＦＡＣＥ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｇｅｏ⁃ ｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００３， ３０ （ １２ ）： １６３３， ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００３ＧＬ０１７３７１． ［４７］ ＤｅＭｏｔｔ Ｐ Ｊ， Ｓａｓｓｅｎ Ｋ， Ｐｏｅｌｌｏｔ Ｍ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ａｆｒｉｃａｎ ｄｕｓｔ ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｓ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｉｃｅ ｎｕｃｌｅｉ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００３， ３０（ １４）： １７３２， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００３ＧＬ０１７４１０． ［４８］ Ｈｏｏｓｅ Ｃ， Ｋｒｉｓｔｊáｎｓｓｏｎ Ｊ Ｅ， Ｂｕｒｒｏｗｓ Ｓ Ｍ． Ｈｏｗ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｓ ｂｉｏｌｏｇ⁃ ｉｃａｌ ｉｃｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｌｏｕｄｓ ｏｎ ａ ｇｌｏｂａｌ ｓｃａｌｅ？ Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２０１０， ５ （ ２）： ０２４００９， ｄｏｉ： １０． １０８８ ／ １７４８ － ９３２６ ／ ５ ／ ２ ／ ０２４００９． ［４９］ 延昊， 矫梅燕， 毕宝贵， 等． 国内外气溶胶观测网络发展进展 及相关科学计划． 气象科学， ２００６， ２６（１）： １１０－１１７． ＹＡＮ Ｈａｏ， ＪＩＡＯ Ｍｅｉｙａｎ， ＢＩ Ｂａｏｇｕｉ， ｅｔ ａｌ． Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ａｅｒｏｓｏｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｃｉｅｎｃｅ ｐｌａｎ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｍｅｔｅ⁃ ｏｒｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）， ２００６， ２６（１）： １１０－１１７． ［５０］ Ｎａｋａｊｉｍａ Ｔ， Ｈｉｇｕｒａｓｈｉ Ａ， Ｋａｗａｍｏｔｏ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｃｏｒｒｅｌａ⁃ ｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ⁃ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｌｏｕｄ ａｎｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐａ⁃ ｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００１， ２８（７）： １１７１－１１７４， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２０００ＧＬ０１２１８６． ［５１］ ＬＩＵ Ｇｕｏｓｈｅｎｇ， ＳＨＡＯ Ｈｏｇｎｆｅｉ， Ｃｏａｋｌｅｙ Ｊ Ａ Ｊｒ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｄｒｏｐｌｅｔ ｓｉｚｅ ｆｒｏｍ ｖｉｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅ⁃ ｍｅｎｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ＩＮＤＯＥＸ： Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａｅｒｏｓｏｌｓ’ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｒａｄｉｏａｃ⁃ ｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００３， １０８（Ｄ１）： ４００６， ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００１ＪＤ００１３９５． ［５２］ Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ Ｍ， Ｎａｋａｊｉｍａ Ｔ， Ｓｕｚｕｋｉ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｕｓｉｎｇ ｇｌｏｂａｌ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｄａｔａ ｓｅｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００３， １０８ （Ｄ２２）， ４６９９： ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００２ＪＤ００３３５９． ［５３］ Ｓｔｏｒｅｌｖｍｏ Ｔ， Ｋｒｉｓｔｊáｎｓｓｏｎ Ｊ Ｅ， Ｍｙｈｒｅ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｏｂｓｅｒ⁃ ｖａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｅｒｏｓｏｌ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔ． Ａｔ⁃ ｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２００６， ６（ １１）： ３５８３－ ３６０１， ｄｏｉ： １０．５１９４ ／ ａｃｐ－６－３５８３－２００６． ［５４］ ＹＵＡＮ Ｔｉａｎｌｅ， ＬＩ Ｚｈａｎｑｉｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｒｅｎｙｉ， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｄｒｏｐｌｅｔ ｓｉｚｅ ｗｉｔｈ ａｅｒｏｓｏｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｐｔｈ： Ａｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｔｕｄｙ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００８， １１３ （ Ｄ４）： Ｄ０４２０１， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００７ＪＤ００８６３２． ［５５］ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ． ＴＲＭＭ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｆｉｒｓｔ ｄｉｒｅｃｔ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｓｍｏｋｅ ｆｒｏｍ ｆｏｒｅｓｔ ｆｉｒｅｓ ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ ｒａｉｎｆａｌｌ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， １９９９， ２６ （２０）： ３１０５－３１０８， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ １９９９ＧＬ００６０６６． ［５６］ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ｌｅｎｓｋｙ Ｉ Ｍ． Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ⁃ｂａｓｅｄ ｉｎｓｉｇｈｔｓ ｉｎｔｏ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉ⁃ ｏｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ ａｎｄ ｍａｒｉｔｉｍｅ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｕｄｓ． Ｂｕｌｌ． Ａｍ． Ｍｅｔｅｏｒ． Ｓｏｃ．， １９９８， ７９（１１）： ２４５７－２４７６． ［５７］ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ｒｕｄｉｃｈ Ｙ， Ｌａｈａｖ Ｒ． Ｄｅｓｅｒｔ ｄｕｓｔ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｐｒｅｃｉｐ⁃ ｉｔａｔｉｏｎ： Ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌｏｏｐ． Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ２００１， ９８ （ １１）： ５９７５ － ５９８０， ｄｏｉ： １０． １０７３ ／ ｐｎａｓ． １０１１２２７９８． ［５８］ ＨＵＡＮＧ Ｊｉａｎｐｉｎｇ， ＬＩＮ Ｂｉｎｇ， Ｍｉｎｎｉｓ Ｐ， ｅｔ ａｌ． Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ⁃ｂａｓｅｄ ａｓ⁃ ｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｕｓｔ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｓｅｍｉ⁃ｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ｗａｔｅｒ ５ 期 李军霞，等：气溶胶影响云和降水的机理和观测研究进展 ５８９

590 气象科学 34卷 path over East Asia. Geophys. Res. Lett., 2006, 33( 19) ive regimes over the Amazon: Implications for cloud electrified- L19802,doi;10.1029/2006GL026561 tion.J Geophys. Res, 2002, 107( D20): LBA 50-1-LBA 50- [59] HUANG Jianping, Minnis P, LIN Bing, et al. Possible influences 19,doi:10.1029/2001JD000380 of Asian dust aerosols on cloud properties and radiative forcing ob [73] Orville R E, Zhang R, Gammon J N, et al. Enhancement of served from MODIS and CERES. Geophys. Res. Lett., 2006, 33 cloud-to-ground lightning over Houston, Texas. Geophys. Res. (6):LO68 029/2005GL024724 001,28(13):2597-2600,doi:10.1029/ [60] Sherwood S C. Aerosols and ice particle size in tropical cumulo- 200lGL012990 nimbus. JClimate,2002,15(9):1051-1063, doi: 10.1175/ [74] Steiger S M, Orville R E. Cloud-to-ground lightning enhancement 1520-0442(2002)0152.0.C0;2. er southern Louisiana. Geophys. Res. Lett., 2003, 30(19) [61 Chylek P, Dubey M K, Lohmann U, et al. Aerosol indirect effect 1975,doi:10.1029/2003Gl017923 over the Indian Ocean. Geophys. Res. Lett., 2006, 33(6): [75] YUAN Tianle, Remer L A, Pickering K E, et al. Observational L06806,doi;l0.1029/2005GL025397 evidence of aerosol enhancement of lightning activity and convec. [62 Massie S T, Heymsfield A, Schmitt C, et al. Aerosol indirect ve invigoration. Geophys. Res. Lett., 2011, 38(4): L04701 iects as a function of cloud top pressure. J. Geophys. Res doi:10.1029/2010G046052. 2007,112(D6):DO6202,doi:10.1029/2006D007383 [76]石广玉,王标,张华,等.大气气溶胶的辐射与气候效应.大 [63 JIANG J H, SU Hui, Schoeberl M R, et al. Clean and polluted 气科学,2008,32(4):826-840 clouds: Relationships among pollution, ice clouds, and precipita- SHI Guangyu, WANG Biao, ZHANG Hua, et al. The radiative tion in South America. Geophys. Res. Lett., 2008, 35(14) and climatic effects of atmospheric aerosols. Chinese Journal of At- mospheric Sciences(in Chinese), 2008, 32(4): 826-840 [64] Rosenfeld D, Lohmann U, Raga G b,etal. Flood or drought:[77]陈丽,银燕.沙尘气溶胶对大气冰相过程发展的敏感性试验 How do aerosols affect precipitation? Science, 2008, 321(5894) 气象科学,2009,29(2):208-213 [65 Koren 1, Kaufman Y J, Rosenfeld D, et al. Aerosol invigoration sols on the development of ice-phase cloud processes. Scientia Me- and restructuring of Atlantic convective clouds. Geophys. R teorologica Sinica(in Chinese), 2009, 29(2): 208-213 let,2005,32(14):Ll4828,doi:10.1029/2005G1023187 〔78]张瑜,银燕,石立新,等.河北地区秋季气溶胶飞机探测资料 [66] LI Zhangqing, NIU Feng, FAN Jiwen, et al. The long-term 分析.气象科学,2011,31(6):755-762. ZHANG Yu. YIN Yan. SHI Lixin. et al. An observational study of taton.Nat. Geosci.,2011,4(12):888-894,doi:10.1038/ the aerosol distributions over Hebei area during autumn. Joumal of the Meteorological Sciences( in Chinese ), 2011, 31(6): 75 [67] Changnon S A, Semonin R G, Auer A H, Braham RR,and Hales J. METROMEX: A review and summary. Am. Meteorol. [79] LIU P F, ZHAO C S, Gabel T, et al. Hygroscopic properties of Soc., Boston, Mass. Meteorol. Monogr. Ser., 1981, 18: 18 rosol particles at high relative humidity and their diurnal varia- [68] JIN Menglin, Shepherd J M, King M D. Urban aerosols and their tions in the North China plain. Atmos. Chem. Phys. 2011. 11 variations with clouds and rainfall: A case study for New York and (7):3479-3494,doi:10.5194/acp-1l-3479-2011 Houston.J. Geophys.ies.,2005,l0(Dl0):Dl0s20,doi:10.[80]银燕,陈晨,陈魁,等黄山大气气溶胶微观特性的观测研究 029/2004JD005081 大气科学学报,2010,33(2):129-136. [69] van den Heever S C, Cotton W R. Urban aerosol impacts on down- YIN Yan, CHEN Chen, CHEN Kui, et al. An observational study wind convective storms. J. Appl. Meteor. Climatol., 2007, 46 of the microphysical properties of atmospheric aerosol at Mt. (6):828-850,doi:10.175/JAM2492.1 Huang. Transactions of Atmospheric Sciences( in Chinese [70] Shepherd J M. A review of current investigations of urban-induced 2010,33(2):129-136 rainfall and recommendations for the future. Earth Interact. 2005 81] ZHAO Chunsheng, TIE Xuexi, LIN Yunping. A possible positi 9(12):1-27,doi:10.1l75/E156.1 edback of reduction of precipitation and increase in aerosols [71] Bell T L, D Rosenfeld, Kim K-M, Yoo J-M, Lee M-I and Hah- eastern central China. Geophys. Res. Lett., 2006, 33(11) berger M. Midweek increase in U. S. summer rain and storm L1814,doi:10.1029P2006G025959 heights suggests air pollution invigorates rainstorms, J. Geophys. [82] Menon S, Hansen J, Nazarenko L, et al. Climate effects of black Res.,2008,113:D02209,doi:10.1029/2007JD0086 carbon aerosols in China and India. Science, 2002, 297(5590) [72] Williams E, Rosenfeld D, Madden N, et al. Contrasting convec-

ｐａｔｈ ｏｖｅｒ Ｅａｓｔ Ａｓｉａ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００６， ３３ （ １９ ）： Ｌ１９８０２， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００６ＧＬ０２６５６１． ［５９］ ＨＵＡＮＧ Ｊｉａｎｐｉｎｇ， Ｍｉｎｎｉｓ Ｐ， ＬＩＮ Ｂｉｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ａｓｉａｎ ｄｕｓｔ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｏｎ ｃｌｏｕｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｆｏｒｃｉｎｇ ｏｂ⁃ ｓｅｒｖｅｄ ｆｒｏｍ ＭＯＤＩＳ ａｎｄ ＣＥＲＥＳ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００６， ３３ （６）： Ｌ０６８２４， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００５ＧＬ０２４７２４． ［６０］ Ｓｈｅｒｗｏｏｄ Ｓ Ｃ． Ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｎｄ ｉｃｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｉｎ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｃｕｍｕｌｏ⁃ ｎｉｍｂｕｓ． Ｊ． Ｃｌｉｍａｔｅ， ２００２， １５（９）： １０５１－ １０６３， ｄｏｉ： １０．１１７５ ／ １５２０－０４４２（２００２）０１５＜１０５１：ＡＡＩＰＳＩ＞２．０．ＣＯ；２． ［６１］ Ｃｈ􀆪ｌｅｋ Ｐ， Ｄｕｂｅｙ Ｍ Ｋ， Ｌｏｈｍａｎｎ Ｕ， ｅｔ ａｌ． Ａｅｒｏｓｏｌ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｉｎｄｉａｎ Ｏｃｅａｎ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００６， ３３ （ ６ ）： Ｌ０６８０６， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００５ＧＬ０２５３９７． ［ ６２］ Ｍａｓｓｉｅ Ｓ Ｔ， Ｈｅｙｍｓｆｉｅｌｄ Ａ， Ｓｃｈｍｉｔｔ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ａｅｒｏｓｏｌ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｔｏｐ ｐｒｅｓｓｕｒｅ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００７， １１２（Ｄ６）： Ｄ０６２０２， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００６ＪＤ００７３８３． ［６３］ ＪＩＡＮＧ Ｊ Ｈ， ＳＵ Ｈｕｉ， Ｓｃｈｏｅｂｅｒｌ Ｍ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｃｌｅａｎ ａｎｄ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｃｌｏｕｄｓ： Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ａｍｏｎｇ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ， ｉｃｅ ｃｌｏｕｄｓ， ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａ⁃ ｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｕｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００８， ３５ （ １４ ）： Ｌ１４８０４， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００８ＧＬ０３４６３１． ［６４］ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ｌｏｈｍａｎｎ Ｕ， Ｒａｇａ Ｇ Ｂ， ｅｔ ａｌ． Ｆｌｏｏｄ ｏｒ ｄｒｏｕｇｈｔ： Ｈｏｗ ｄｏ ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｆｆｅｃｔ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ？ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００８， ３２１（５８９４）： １３０９－１３１３， ｄｏｉ： １０．１１２６ ／ ｓｃｉｅｎｃｅ．１１６０６０６． ［６５］ Ｋｏｒｅｎ Ｉ， Ｋａｕｆｍａｎ Ｙ Ｊ， Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， ｅｔ ａｌ． Ａｅｒｏｓｏｌ ｉｎｖｉｇｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ Ａｔｌａｎｔｉｃ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｌｏｕｄｓ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００５， ３２（１４）： Ｌ１４８２８， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００５ＧＬ０２３１８７． ［６６］ ＬＩ Ｚｈａｎｇｑｉｎｇ， ＮＩＵ Ｆｅｎｇ， ＦＡＮ Ｊｉｗｅｎ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍ ｉｍ⁃ ｐａｃｔｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｏｎ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｌｏｕｄｓ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉ⁃ ｔａｔｉｏｎ． Ｎａｔ． Ｇｅｏｓｃｉ．， ２０１１， ４ （ １２）： ８８８ － ８９４， ｄｏｉ： １０． １０３８ ／ ｎｇｅｏ１３１３． ［６７］ Ｃｈａｎｇｎｏｎ Ｓ Ａ， Ｓｅｍｏｎｉｎ Ｒ Ｇ， Ａｕｅｒ Ａ Ｈ， Ｂｒａｈａｍ Ｒ Ｒ， ａｎｄ Ｈａｌｅｓ Ｊ． ＭＥＴＲＯＭＥＸ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｙ． Ａｍ． Ｍｅｔｅｏｒｏｌ． Ｓｏｃ．，Ｂｏｓｔｏｎ， Ｍａｓｓ．． Ｍｅｔｅｏｒｏｌ． Ｍｏｎｏｇｒ． Ｓｅｒ．， １９８１，１８：１８１． ［６８］ ＪＩＮ Ｍｅｎｇｌｉｎ， Ｓｈｅｐｈｅｒｄ Ｊ Ｍ， Ｋｉｎｇ Ｍ Ｄ． Ｕｒｂａｎ ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｃｌｏｕｄｓ ａｎｄ ｒａｉｎｆａｌｌ： Ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ ａｎｄ Ｈｏｕｓｔｏｎ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００５， １１０（Ｄ１０）： Ｄ１０Ｓ２０， ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００４ＪＤ００５０８１． ［６９］ ｖａｎ ｄｅｎ Ｈｅｅｖｅｒ Ｓ Ｃ， Ｃｏｔｔｏｎ Ｗ Ｒ． Ｕｒｂａｎ ａｅｒｏｓｏｌ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｎ ｄｏｗｎ⁃ ｗｉｎｄ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｓｔｏｒｍｓ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｍｅｔｅｏｒ． Ｃｌｉｍａｔｏｌ．， ２００７， ４６ （６）： ８２８－８５０， ｄｏｉ： １０．１１７５ ／ ＪＡＭ２４９２．１． ［７０］ Ｓｈｅｐｈｅｒｄ Ｊ Ｍ． Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ⁃ｉｎｄｕｃｅｄ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ． Ｅａｒｔｈ Ｉｎｔｅｒａｃｔ．， ２００５， ９（１２）： １－２７， ｄｏｉ：１０．１１７５ ／ ＥＩ１５６．１ ［７１］ Ｂｅｌｌ Ｔ Ｌ， Ｄ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ， Ｋｉｍ Ｋ⁃Ｍ， Ｙｏｏ Ｊ⁃Ｍ， Ｌｅｅ Ｍ⁃Ｉ ａｎｄ Ｈａｈ⁃ ｎｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｍ． Ｍｉｄｗｅｅｋ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ Ｕ． Ｓ． ｓｕｍｍｅｒ ｒａｉｎ ａｎｄ ｓｔｏｒｍ ｈｅｉｇｈｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｖｉｇｏｒａｔｅｓ ｒａｉｎｓｔｏｒｍｓ， Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００８，１１３：Ｄ０２２０９， ｄｏｉ：１０．１０２９ ／ ２００７ＪＤ００８６２３． ［７２］ Ｗｉｌｌｉａｍｓ Ｅ， Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ｄ， Ｍａｄｄｅｎ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ ｃｏｎｖｅｃ⁃ ｔｉｖｅ ｒｅｇｉｍｅｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ａｍａｚｏｎ： Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｏｕｄ ｅｌｅｃｔｒｉｆｉｃａ⁃ ｔｉｏｎ． Ｊ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ．， ２００２， １０７（Ｄ２０）： ＬＢＡ ５０－１－ＬＢＡ ５０－ １９， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００１ＪＤ０００３８０． ［７３］ Ｏｒｖｉｌｌｅ Ｒ Ｅ， Ｚｈａｎｇ Ｒ， Ｇａｍｍｏｎ Ｊ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｌｏｕｄ⁃ｔｏ⁃ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｏｖｅｒ Ｈｏｕｓｔｏｎ， Ｔｅｘａｓ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００１， ２８ （ １３ ）： ２５９７ － ２６００， ｄｏｉ： １０． １０２９ ／ ２００１ＧＬ０１２９９０． ［７４］ Ｓｔｅｉｇｅｒ Ｓ Ｍ， Ｏｒｖｉｌｌｅ Ｒ Ｅ． Ｃｌｏｕｄ⁃ｔｏ⁃ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｖｅｒ ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｌｏｕｉｓｉａｎａ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００３， ３０ （ １９）： １９７５， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２００３ＧＬ０１７９２３． ［７５］ ＹＵＡＮ Ｔｉａｎｌｅ， Ｒｅｍｅｒ Ｌ Ａ， Ｐｉｃｋｅｒｉｎｇ Ｋ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｌ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｃ⁃ ｔｉｖｅ ｉｎｖｉｇｏｒａｔｉｏｎ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２０１１， ３８ （ ４）： Ｌ０４７０１， ｄｏｉ： １０．１０２９ ／ ２０１０ＧＬ０４６０５２． ［７６］ 石广玉， 王标， 张华， 等． 大气气溶胶的辐射与气候效应． 大 气科学， ２００８， ３２（４）： ８２６－８４０． ＳＨＩ Ｇｕａｎｇｙｕ， ＷＡＮＧ Ｂｉａｏ， ＺＨＡＮＧ Ｈｕａ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｖｅ ａｎｄ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｅｒｏｓｏｌｓ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｔ⁃ ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）， ２００８， ３２（４）： ８２６－８４０． ［７７］ 陈丽， 银燕． 沙尘气溶胶对大气冰相过程发展的敏感性试验． 气象科学， ２００９， ２９（２）： ２０８－２１３． ＣＨＥＮ Ｌｉ， ＹＩＮ Ｙａｎ． Ａ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｕｓｔ ａｅｒｏ⁃ ｓｏｌｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｃｅ⁃ｐｈａｓｅ ｃｌｏｕｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｍｅ⁃ ｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）， ２００９， ２９（２）： ２０８－２１３． ［７８］ 张瑜， 银燕， 石立新， 等． 河北地区秋季气溶胶飞机探测资料 分析． 气象科学， ２０１１， ３１（６）： ７５５－７６２． ＺＨＡＮＧ Ｙｕ， ＹＩＮ Ｙａｎ， ＳＨＩ Ｌｉｘｉｎ， ｅｔ ａｌ． Ａｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｅｒｏｓｏｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｖｅｒ Ｈｅｂｅｉ ａｒｅａ ｄｕｒｉｎｇ ａｕｔｕｍｎ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （ ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）， ２０１１， ３１（ ６）： ７５５－ ７６２． ［７９］ ＬＩＵ Ｐ Ｆ， ＺＨＡＯ Ｃ Ｓ， Ｇöｂｅｌ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｅｒｏｓｏｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｔ ｈｉｇｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｄｉｕｒｎａｌ ｖａｒｉａ⁃ ｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｐｌａｉｎ． Ａｔｍｏｓ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．， ２０１１， １１ （７）： ３４７９－３４９４， ｄｏｉ： １０．５１９４ ／ ａｃｐ－１１－３４７９－２０１１． ［８０］ 银燕， 陈晨， 陈魁， 等． 黄山大气气溶胶微观特性的观测研究． 大气科学学报， ２０１０， ３３（２）： １２９－１３６． ＹＩＮ Ｙａｎ， ＣＨＥＮ Ｃｈｅｎ， ＣＨＥＮ Ｋｕｉ， ｅｔ ａｌ． Ａｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｅｒｏｓｏｌ ａｔ Ｍｔ． Ｈｕａｎｇ． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （ ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ）， ２０１０， ３３（２）： １２９－１３６． ［８１］ ＺＨＡＯ Ｃｈｕｎｓｈｅｎｇ， ＴＩＥ Ｘｕｅｘｉ， ＬＩＮ Ｙｕｎｐｉｎｇ． Ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｏｖｅｒ ｅａｓｔｅｒｎ ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｈｉｎａ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． Ｒｅｓ． Ｌｅｔｔ．， ２００６， ３３ （ １１ ）： Ｌ１１８１４， ｄｏｉ： １０．１０２９Ｐ２００６ＧＬ０２５９５９． ［８２］ Ｍｅｎｏｎ Ｓ， Ｈａｎｓｅｎ Ｊ， Ｎａｚａｒｅｎｋｏ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｃｌｉｍａｔｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｌａｃｋ ｃａｒｂｏｎ ａｅｒｏｓｏｌｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ Ｉｎｄｉａ． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００２， ２９７（５５９０）： ２２５０－２２５３． ５９０ 气 象 科 学 ３４ 卷