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1、护如洲叫沁崎如咖咖嗯云化学模式及其若干研究进展烹黑蓬刘小红(南京大学大气科学系)提要、、、本文从云的微物理过程云中化学反应云水雨水对污染气体和气溶胶的清,,。除过程云化学模式等方面总结介绍了近几年来云化学模式的若干研究进辰,程最后介绍近几年来云化学模式的若干研、一引言。究进展,目前环境问题已引起人们的普遍关、,,二云微物理过程注为了改善环境更有效地改善大气质,,量探索减轻和防止酸雨危害的对策需要云中水成物是云中化学反应的主要场。,研究云和污染物相互作用的规律所各种水成物相互转化的微物理过程又决,,,近10年来在云化学研究中取得了很大定了水成物中污染物
2、浓度的变化所以云。。微物理过程是云化学模式的重要组成部分进展作为研究重要手段之一的云化学数值、、.模拟要使模式包括云的动力过程热力过程1水成物的种类。、微物理过程以及云的化学过程,各种形除了水汽云中包含大小不同。云化学模式强烈地依赖于云和降水的动状和密度的多种水成物由于一些云化学过。,,力过程及云的微物理过程一个完善的云化程强烈依赖于云中水成物的大小所以对、,学模式需要将云动力过程云微物理过程与微物理过程进行详细描述是很必要的但这。,云化学过程有机地结合起来云化学模式还又大大增加了计算量在处理云微物理过程、,:必须考虑不同云和降水系统时间空间尺度时常
3、常采用一个简便方法将水成物分成。、,,,的差异由于时间空间尺度的不同这些系几类每类有各自特定的谱分布并且对每统内发生的微物理和动力过程也有很大的不类水成物之间相互转化的过程采用参数化处同,’从而也影响着发生于其中的化学过程,理〔幻,一般将水成物分成五类:云滴、雨滴、,、、。云化学模式中模式变量很多不仅要包括大冰晶雪霞水成物的谱分布一般选择、、,arsa一aer。、气动力过程热力过程微物理过程的变量MhllPlm分布但由于云滴冰、、,,例如下降末速度、还要包括多种污染物在气相液相冰相中的晶较小许多特性气体。,浓度变量由于云化学模式变量的多种性以在其中的
4、溶解速率等不明显依赖于其大,,,故、。及计算的复杂性每个模式必须进行简化小可以认为云滴冰晶大小是均匀的。.但又要使模式能够描述云化学的主要特征2微物理过程下面将首先介绍云化学模拟中需要考虑云中水成物之间存在多种质量交换和相,,:、,的云微物理过程和云中化学过程然后着重互作用例如凝结一蒸发冻结一融化介绍云水、雨水对气体、气溶胶的清除过云水向雨水的自动转化,雨滴捕获云滴,雪气象第18卷第2期一3一。,捕获冰晶和云滴等微物理过程一般来讲、、、四云水雨水对污染气体。在建立化学摸式中需考虑这些微物理过程,:气溶胶的清除过程而另外一些过程例如水汽在雨滴或霞上,的
5、凝结或凝华雨滴的破碎及冰晶的繁生等l.成核清除,或对云化学模云凝结核可以由以下几部分组成:或相对于其它过程要慢很多¹硫,。,:‘,:‘拟影响较小一般认为可略酸盐包括H50和钱盐其中H50强,。,,在各种云化学模式中云微物理过程的烈影响云水的pH值º碳酸盐来自泥土。,,处理有很大的差别如果考虑暖云即不考由碳酸镁和碳酸钙组成碳酸盐在云水中起,。,,虑冰相过程只需要考虑云水和雨水两种水中和酸性的作用»氯酸盐来自海洋由,。,e”+成物微物理过程也很简单〔2一”〕;而有一些NaCI和KCI组成¼痕量金属包括F,uee,9〕〔10、n么+,,工作如Rtldg等(
6、1986ab)〔〕和M这些离子起催化作用使云水中e1、aora,2:‘,。Hgg等(1984)〔1〕Tyl(19s9溶解的50氧化成H50导致云水酸化,。b)〔1”〕〔13〕考虑了比较详细的冰相过程由于云凝结核的成分影响了云水中各离,因子的浓度此气溶胶的成核率(即总的气溶、三云中化学反应胶质量中成核的比率)是云化学模式中很重,。ensenarson“i云中存在多种污染物污染物之间发生要的参数J和Chl(1984)〔〕、,,气相液相化学反应而其中只有少数反应研究了气溶胶的成核清除过程详细讨论了。:二、:是重要的50和NO是空气污染中两种最气溶胶成核率随
7、一些物理化学因子(如,、、重要的化学成分这里以它们为例说明云化上升气流速度含水量气溶胶浓度及谱分。。ann,学模式中需要考虑的化学反应布)的变化Flossm等(1985〔22〕:、二,“3,24通过比较50NO各种反应的速率1987〔〕1958〔〕)对云中气溶胶清除过程,可以得出在云化学模式中一般需要考虑以下进行了详细研究结果表明成核清除是云中::::3。反应HO液相氧化50,0液相氧化气溶胶清除的最重要的过程:,:50No和OH自由基之间的气相氧化反许多模式讨论了成核过程对硫酸盐总沉,3,,Hegg(83)〔“5应生成的HNO可溶于水中NO与OH自
8、降的贡献19〕运用了参数化,,:方法讨论了雨水的酸化过程假设成核率为由基的气相化学反应生成的HNO溶解于+、
