پديد آورندگان :
مصطفوي، آتنا دانشگاه تهران - موسسه ژئوفيزيك، تهران، ايران , عليزاده، اميد دانشگاه تهران - موسسه ژئوفيزيك، تهران، ايران , ثابت قدم، سمانه دانشگاه تهران - موسسه ژئوفيزيك، تهران، ايران
كليدواژه :
هواويز , بارش , خردفيزيك ابر , مدل WRF
چكيده فارسي :
چگونگي تأثير هواويزها بر خردفيزيك ابر و بارش با استفاده از طرح‌واره دومؤلفه‌اي خردفيزيك ابر تامپسون در مدل WRF براي يك سامانه همرفتي در آوريل 2019 در شمال ايران بررسي شده است. داده‌هاي مربوط به هواويزها از مدل جهانيGOCART استخراج و سه آزمايش عددي انجام شده است. در اجراي كنترلي، از غلظت هواويزهاي استخراج‌شده بي هيچ تغييري در مدل WRF استفاده شده است. در اجراي آلوده، تعداد هواويزهاي آب‌دوست در نقاط شبكه‌اي كه هواويز وجود دارد، پنج برابر افزايش يافته است. در آزمايش آلوده- مرطوب، تعداد هواويزها مشابه آزمايش آلوده است، ولي در نقاطي از شبكه كه رطوبت نسبي بين 0 تا 90 درصد است، اين تعداد به ميزان 10 درصد افزايش يافته و در نقاطي از شبكه كه رطوبت نسبي آن بين 90 تا 100 درصد است، به 100 درصد رسيده است. بيشترين مقادير بلور يخ در آزمايش آلوده- مرطوب شبيه‌سازي شد. با افزايش رطوبت نسبي و تعداد هواويزها، هسته‌زايي بيشتر قطرك‌هاي ابر صورت مي‌گيرد و درنتيجه، گرماي نهان ميعان بيشتري آزاد مي‌شود كه موجب افزايش رشد قائم ابر و افزايش هسته‌زايي يخ و بنابراين توليد بيشتر بلورهاي يخ مي‌شود. ارتفاع پايه ابر با افزايش تعداد هواويزهاي آب‌دوست افزايش مي‌يابد، اما ارتفاع پايه ابر در شبيه‌سازي آلوده- مرطوب نسبت به دو شبيه‌سازي ديگر پايين‌تر است كه دليل آن، ميعان بيشتر بخار آب روي ذرات هواويز و آزاد شدن گرماي نهان و در نتيجه، تقويت همرفت است. در آزمايش آلوده نسبت به اجراي كنترلي، بارش تجمعي ميانگين‌گيري‌شده در كل حوزه شبيه-سازي كاهش مي‌يابد كه به‌دليل كاهش اندازه قطرك‌هاي ابر و برخوردهاي غيرمؤثر آنها است كه تعويق شروع بارش گرم را درپي‌دارد. در آزمايش آلوده- مرطوب، افزايش بارش تجمعي رخ مي‌دهد؛ زيرا در جوّ مرطوب بخار آب به اندازه كافي براي ميعان روي ذرات هواويز وجود دارد و موجب تشكيل قطرك‌هاي بزرگ‌تر ابر مي‌شود؛ بنابراين برخوردهاي مؤثر قطرك‌هاي ابر موجب افزايش بارش مي‌شود.
چكيده لاتين :
Aerosols can act as cloud condensation nuclei in inhomogeneous nucleation. Thus, changes in the concentration of aerosols can affect cloud microphysics and precipitation by changing the number and concentration of cloud droplets. Using the two-moment Thompson cloud microphysics for two nested domains in the weather and research forecasting (WRF) model, the impacts of aerosols on cloud microphysics and precipitation are investigated for a convective system in northern Iran on 17-23 April 2019, in which the first 24 hours are considered as spin-up of the model. Aerosols are obtained from the Goddard chemistry aerosol radiation and transport (GOCART) model and used in the WRF model. Mass mixing ratios are of sulfate, dust, black carbon, organic carbon, and sea salt, although black carbon is ignored in the cloud condensation nuclei activation. Dust aerosols larger than 0.5 μm in diameter are accumulated into the ice-nucleating mode, while all other aerosol types mentioned above are combined into the cloud-droplet-nucleating mode. Three numerical experiments have been conducted. In the control experiment, the extracted aerosols from the GOCART model are used in the WRF model. In the polluted experiment, the number of hygroscopic aerosols in all model grid points that contain aerosols is increased by a factor of five. The third experiment is similar to the second experiment in terms of the number of hygroscopic aerosols. However, relative humidity is increased by 10 percent in all grid points with relative humidity between 0 and 90 percent. It is changed to 100 percent in all grid points with relative humidity higher than 90 percent. This experiment is referred to as the polluted-humid experiment. The maximum number of ice crystals is found in the polluted-humid experiment. The increase of relative humidity in the polluted-humid experiment also leads to the formation of more cloud droplets, and thus more release of latent heat of condensation, which results in higher cloud tops and the formation of more ice crystals. The lifted condensation level (LCL) is also shifted to lower heights in the polluted-humid experiment. In the polluted experiment, the accumulated precipitation in the innermost domain is decreased, which can be due to a decrease in the size of cloud droplets, associated with which is less collision of cloud droplets, which results in a delay in warm precipitation. Nevertheless, higher relative humidity in the polluted-humid experiment and associated larger cloud droplets are accompanied by higher accumulated precipitation.
