中文摘要：

大气气溶胶的间接效应已成为气候变化和定量降水预报中的重要不确定性因素，其关键在于如何建立气溶胶和云滴数浓度之间的关系。在云分辩模式和大涡模拟模式中已经开展了大量的工作探讨气溶胶对云微物理特性和降水的影响，并取得了重要的进展，但在耦合了多种复杂过程的中尺度模式中通过气溶胶实现云滴数浓度预报仍是一个挑战。本项目将以WRFV3中尺度气象模式为基础，以对我国社会和经济发展都有重要影响的台风为研究对象，通过在双参数云微物理方案中实现云滴数浓度预报并引进双参数辐射传输方案，使其能反映气溶胶对云微物理特性的影响并保证两种方案相匹配；分析台风中云与辐射相互作用及其对降水的影响，研究其中的物理机理；初步探讨气溶胶对台风云微物理特性、辐射传输过程和降水的影响并分析该影响对水汽条件的敏感性。

结论摘要：

本项目按照项目任务书规定的研究内容和年度计划开展项目研究工作，重点完成了WRFV3中尺度气象模式改进、台风中云与辐射相互作用及其对降水的影响研究和气溶胶对台风云微物理、辐射及对降水的影响及其不确定性研究等几个方面研究内容，实现了预定研究目标。基于对数正态分布气溶胶谱分布和Khvorostyanov and Curry (2006) CCN活化算法建立了云滴数浓度预报方法，利用Morrison双参数云微物理方案实现了云滴数浓度预报。在模式中引进了δ-4 流近似双参数辐射传输方案，该辐射方案与云微物理方案相匹配，确保了云微物理和辐射方案在水物质种类（云水、冰晶、雪晶、雨水及霰五种）和浓度（质量浓度和数浓度）处理上完全一致。利用改进后的数值模式，以“莫拉克”（Morakot）台风为例开展了系列数值试验，分析了台风中云与辐射相互作用及其对降水的影响、气溶胶浓度对台风云微物理及辐射和降水的影响以及该影响对水汽条件的敏感性。主要有以下结论1）不同模式分辨率下的云微物理、辐射和降水的整体分布特征基本相似，但局部和极值差异明显，嵌套系统中高分辨率的模拟有助于改善粗分辨率在细节上的刻画，因此较高的分辨率对模拟台风云微物理、辐射和降水的特征是十分必要的；2）辐射过程不改变云微物理和降水的整体特征，其作用与云的微物理特征密切相关，长波辐射的作用整体上强于短波辐射，长波辐射促进降水、无日变化而短波辐射抑制降水且有日变化，长波和短波辐射在云微物理和降水上的作用具有较好的保守性，可以独立地评估它们各自的作用；3）气溶胶数浓度的变化不显著改变云的宏观特征、云微物理及辐射与降水的整体分布形态，对降水量的影响也不大，但对云微物理特性的改变明显，云水浓度、云区比例和云滴数浓度都呈现出随气溶胶数浓度先增后减的变化趋势而有效半径的变化趋势则相反，数量上云滴数浓度的变化最大；4）气溶胶对云微物理和降水的影响在不同水汽条件下具有差异，而且差异的显著性对不同要素明显不同，其与气溶胶浓度和水汽条件密切相关。本项目研究工作加深了对台风中的云和辐射相互作用与气溶胶对云微物理、辐射和降水的影响极其不确定性的认识，改进后的模式也为进一步开展相关研究工作提供了工具和借鉴。下一步将继续对项目成果进行凝练，撰写研究论文。