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气溶胶直接辐射效应在华北地区一次污染过程中对气象预报的影响
杨扬
北京城市气象研究院
本文利用WRF(Weather Research and Forecasting Model)和WRF-Chem(WRF model coupled with Chemistry)模式,通过离线试验,考察了在2015年12月华北地区一次重污染事件期间气溶胶的直接辐射反馈效应对气象预报的影响。将WRF-Chem模式预报的逐小时的气溶胶信息与WRF进行离线耦合,考察气溶胶直接效应对气象预报的影响。通过将模拟的气溶胶光学厚度和PM2.5与观测对比验证,表明WRF-Chem模式对PM2.5的空间分布和时间演变都与观测较为接近,较好地模拟了这次污染过程。在此基础上,将气溶胶信息接入到WRF模式中并进行离线试验,考察气溶胶的直接辐射效应对气象场预报的影响。结果表明,不考虑气溶胶时,在污染时段,模式明显高估了向下的短波辐射,偏高超过200 Wm-2,而考虑了气溶胶的直接效应后,模式对向下短波的预报误差明显较小,更加接近观测。与此同时,向上的短波辐射也更接近观测。同时,考虑了气溶胶的直接辐射效应后,对净短波和净长波均有改善,从而对模式预报提供了更准确的能量分布。在通量方面,考虑了气溶胶的直接效应后,由于净辐射通量的减少,地表向上的感热通量和潜热通量均减弱,同时,地表向土壤的热量输送也减弱。相比于不考虑气溶胶的试验,考虑了气溶胶的直接效应后,降低了WRF模式预报的2m气温,改善了京津冀地区的2m气温的偏暖,均方根误差减小。并有效地降低了10m风速,改善了10m风的预报。同时大气边界层高度降低,大气垂直结构更加稳定,不利于污染过程的减弱。