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