气溶胶云下清除理论及观测研究

基于气溶胶云下清除过程中起决定作用的雨滴与气溶胶碰并机制理论，详细探讨碰并系数与雨滴和气溶胶直径的关系，并针对雷暴天与非雷暴天，从理论上对比这2种天气条件下雨滴碰并不同尺度气溶胶的清除系数．利用2011年6—8月黄山光明顶与汤口寨西气溶胶浓度观测数据，对比黄山地区雷暴与非雷暴天气条件下的清除系数的实测值与理论值，并讨论黄山地区清除系数与雨强的关系．结果表明，在气溶胶粒径为0．01～0．1μm时，清除系数实测值与理论值变化趋势一致，实测值高出理论值5—6倍；在0．1～1μm粒径段，清除系数的实测值雷暴天高于非雷暴天；且清除系数与雨强呈正指数关系，相关系数为0．81．

气溶胶粒子的降雨清除

讨论了雨滴在云下对气溶胶粒子的清除，考虑了气溶胶粒子和雨滴之间的碰并系数，雨滴谱以及气溶胶粒子谱对清除系数的影响。在０１＜ ｒ＜ １０ μｍ 范围内，利用不同的碰并系数表达式算得的降雨对该区间内气溶胶粒子的清除系数相差很大，但对总质量清除系数影响不大；雨滴谱的改变对总质量清除系数有很大影响；不同的气溶胶粒子谱对总质量清除也有一定影响。雨滴谱用Ｍａｒｓｈａｌｌ－ Ｐａｌｍ ｅｒ 分布；气溶胶粒子谱用Ｊｕｎｇｅ 分布ｎ（ｒ）＝ ａｒｂ 算得清除系数与雨强关系为Λ＝ ０５１Ｉ０７８，而气溶胶粒子谱改用三参数分布（ｒ）＝ ａｒｂｅ－ ｃｒ得到清除系数与雨强的关系为Λ＝ ０２５Ｉ０７７。

一次重雾霾天气成因及湿清除特征分析

为了深入了解发生在武汉地区一次重雾霾天气过程的气象条件、污染源和污染物的湿清除特征,本文利用空气质量监测资料、地面观测资料和遥感火点监测资料和实测雨滴谱资料,详细分析了这次过程。结果表明:此次持续10 d的重雾霾天气过程发生在高压天气系统和静风条件下,辐射降温形成的稳定逆温边界层结构有利于污染气溶胶的积累和雾霾的形成和发展,尤其是来自南方持续不断的湿平流使雾霾天气得以长时间持续和发展,整个雾霾天气期间能见度均小于2 km,最低能见度不足50 m。2014年11月23~24日降水过程对此类污染物有明显的清除效果,清除率最高的是颗粒物污染,NO_2、SO_2和CO次之,最差的是O_3,通过与Scott(1982)按平均碰并系数E(E=0.65)得到的清除率和雨强的关系比较,武汉地区稳定性降水对气溶胶的平均碰并系数可取0.25~0.35。

降水对武汉2次空气污染过程的湿清除特征

为了研究降水对空气中污染物冲刷作用,利用2014年秋季发生在武汉市2次持续性空气污染过程的地面空气质量、气象观测和雨滴谱等监测资料,对比分析了不同类型降水对雾霾天气中污染物的湿清除特征。结果表明:(1)这2次过程首要污染物均为颗粒污染物PM,在均压场天气条件下,污染物不易扩散,容易累积叠加,导致"09.26—29"和"11.13—24"2次重度雾霾天气过程,过程末期由于分别受对流云和层状云降水的冲刷,各污染物浓度迅速下降,空气质量显著好转;(2)"09.26—29"过程后期受对流云降水影响,对各污染物清除效果依次是PM10、PM2.5颗粒污染物最好,O3、SO2和NO2次之,最差的是CO,而受层状云降水影响的"11.13—24"过程,对各污染物清除效果依次是PM2.5、PM10最好,NO2、SO2和CO次之,最差的是O3;(3)通过这2个过程分析,不同类型降水对应的平均碰并系数E也不同,武汉地区对流云和层状云降水对气溶胶的平均碰并系数分别可取0.33~0.43和0.25~0.35。