第一届未来大气科学论坛

本研究基于改进的WRF-ELEC模式，研究沙尘气溶胶作为冰核（IN）对2021年4月15日北京沙尘-雷暴事件中云微物理特征及闪电活动的影响。针对现有模式中IN参数化未考虑气溶胶动态作用的局限性，通过耦合了气溶胶浓度的IN参数化方案（EXP组），与传统温湿度IN参数化方案（CON组）和观测结果（OBS组）进行对比模拟，最后进行了IN浓度梯度敏感性试验（1000-80000 cm⁻³）。研究表明：1）沙尘作为IN显著增加云中冰晶浓度，EXP组冰晶数浓度较CON组提升两个量级，导致液态水竞争加剧，强反射率区（>45 dBZ）缩小而中等反射率区（30-40 dBZ）扩大；2）冰晶的增多导致EXP组主要正电荷区域增强，形成了反三极性电荷结构，致使EXP组地闪（CG）总数减少但正地闪（+CG）比例显著升高，与观测中+CG高比例现象一致；3）IN浓度梯度试验显示，当背景气溶胶浓度从1000 cm⁻³增至80000 cm⁻³时，冰晶异质核化过程显著增加，潜热释放增加并导致上升气流增强，且总降水量随冰晶水汽竞争增强而减少，+CG占比从1.99%升至42.48%。研究揭示了沙尘作为IN对雷暴云微物理-电荷结构-闪电活动的影响机制，证明了改进的IN参数化方案可有效模拟气溶胶作为IN对雷暴的影响作用。

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