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课题组团队在《GIScience & Remote Sensing》上发表研究成果
2025-01-27

课题组在气溶胶-降雨交互作用关系方向取得研究进展:

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图1. 论文截图

气溶胶通过气溶胶-辐射相互作用(ARI)和气溶胶-云相互作用(ACI)来影响云和降水的形成,对降雨有着重要作用。并且,气溶胶作为云凝结核会参与降水的形成过程,进而影响降水变化。长期以来,人们主要研究气溶胶对区域降水量的影响,得到的结论存在差异。很少有研究从微物理角度出发,分析气溶胶和降雨微物理之间的相互关系,且不同区域的气候条件和地理环境也会影响气溶胶-降水相互关系,难以得到统一的结论。针对该问题,团队博士生肖媛媛于2025年2月在《GIScience & Remote Sensing》上发表题为“中国不同气候条件下气溶胶与降水的交互作用关系”的研究成果。

团队通过遥感观测分别从降雨量和降雨微物理角度分析了中国不同区域下各类气溶胶对降水的影响。在降雨量宏观视角,为了了解不同气溶胶浓度对降水的影响,将各类气溶胶按浓度均分为两组,即“污染组”和“清洁组”。分别统计了两组对应的平均降雨量的空间分布情况。

图2. 中国七大分区
图3. 2015-2020年五类气溶胶在不同组别下平均降雨量空间分布图;第一列是清洁组,第二列是污染组。从上往下依次为海盐气溶胶、沙尘气溶胶、黑炭气溶胶、有机碳气溶胶以及硫酸盐气溶胶。

结果显示,两类自然气溶胶在清洁条件下对应的总平均降雨量明显大于污染条件下的总平均降雨量。而三类人为气溶胶在污染组对应的总平均降雨量明显大于清洁条件下的总平均降雨量,并且我们还发现三类人为气溶胶对降雨量低的区域影响较小,对降雨量高的区域影响较大,促进作用更显著。

此外,在降雨微物理微观视角,采用相同方法统计了“污染组”和“清洁组”对应的平均雨滴直径(Dm)和平均雨滴浓度(Nw)。为了避免降雨的季节性差异,我们进一步分别得到夏季和冬季两组对应的结果。结果显示,无论是夏季还是冬季,在污染条件下平均雨滴直径(Dm)更大,平均雨滴浓度(Nw)更小。

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图4. 2015-2020清洁条件和污染条件下夏季和冬季的降雨微物理参数空间分布图。(a)-(d)依次为冬季清洁条件下、冬季污染条件下、夏季清洁条件下和夏季污染条件下对应的平均Dm空间分布情况。(e)-(h)则展示了在这四种情况下对应的平均log10Nw空间分布情况。
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图5. 2015-2020清洁组和污染组在夏季和冬季对应的降雨微物理参数箱线图。其中,(a)和(b)分别是平均Dm和平均log10Nw在CW (清洁-冬天), PW (污染-冬天), CS (清洁-夏天)和 PS (污染-夏天)这四种情况下的箱线图。

这项研究在降雨量以及降雨微物理大范围内研究了气溶胶和降水之间的关系,希望能为更全面的理解提供有价值的见解。在未来,我们可能会加入地形、气象因子等因素进一步挖掘气溶胶-降雨和气溶胶-降雨微物理之间的相互关系。

第一作者:肖媛媛博士生

通讯作者:张君副教授

其他作者:朱净萱博士生、戴强教授

论文链接:https://doi.org/10.1080/15481603.2025.2457992

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