科研动态

冰雹是一种具有空间尺度小、持续时间短、突发性强等特征的天气现象，是一种世界性的高影响气象灾害，当前人们对它的准确预报十分有限。已有研究发现冰雹对初始气象场（主要指热力场和动力场）的小扰动很敏感。但是冰雹对气溶胶变化的响应在很大程度上仍是不确定的，未来针对冰雹天气的数值预报初始场是否需要考虑气溶胶数浓度依然是未知的。

近期，李潇斐副教授为第一作者，北京大学张庆红教授和美国西北太平洋实验室Jiwen Fan研究员为共同通讯作者，美国宾夕法尼亚州立大学Fuqing Zhang教授（已故）为合作者，在气溶胶-冰雹云可预报性方面开展合作研究并取得了新进展。该研究基于集合模拟的方法，通过改变云凝结核浓度(CCNC)和初始气象条件，设计了1200个针对理想化冰雹云的高分辨率数值模拟实验，重点分析了冰雹模拟结果的信噪比来量化了冰雹模拟的不确定性和可预报性。研究结果发现，CCNC的改变对降雹强度和冰雹直径大小的不确定性的影响比初始气象场扰动（扰动来自欧洲中期天气预报中心ECMWF集合预报产品）带来的不确定性更大。改变CCNC改变了由气象场扰动引起的冰雹可预报性，发现中度污染条件下(CCN300和CCN500)冰雹降水的可预报性明显高于非常清洁(CCN100)和非常污染(CCN3000)条件下的可预报性。无论是扰动初始热力场还是初始动力场，扰动初始气象条件并不会定性地改变气溶胶对冰雹和总降水的影响规律。研究还发现降低初始气象场扰动的量级会有效减少因CCNC而引起的冰雹模拟不确定性从而提高其可预报性。

该研究成果受到国家自然科学基金（42005005和42030607）、陕西省教育厅自然科学专项（20JK0925）、美国能源部早期职业研究项目支持。目前，已在中科院SCI一区TOP期刊 《Geophysical Research Letters》在线发表。

图1 包含24组集合的1200个理想冰雹云模拟方案设计

图2 冰雹等效降水速率（第一列）、总降水速率（第二列）、最大冰雹直径（第三列）的集合平均（第一行）、集合离差（第二行）、信噪比（第三行）结果

题目：Notable Contributions of Aerosols to the Predictability of Hail Precipitation

来源：https://doi.org/10.1029/2020GL091712