[发明专利]基于CCN测量中未活化颗粒识别改进天气、气候模拟的方法

说明书

本发明公开了一种识别云凝结核计数器测量结果中未活化颗粒的方法，根据活化滴临界直径D_c与临界过饱和度SS_c之间存在确定的关系，在设定温度条件下，通过所述确定关系计算得出设定过饱和度条件下的可活化滴的临界直径，进一步计算需要被剔除的未活化颗粒的浓度；云凝结核测量结果剔除未活化颗粒后，云凝结核的数据得到订正，进而订正天气和气候模式中云凝结核的参数化，进一步提高天气和气候模式对天气和气候的模拟效果。

技术领域

本发明涉及大气科学领域，尤其涉及基于CCN测量中未活化颗粒识别改进天气、气候模拟的方法。

背景技术

早在19世纪60年代，气象学家便开始了对云凝结核数目的测量，静力扩散云室和连续流式热扩散云室相继问世，但其测量结果的可靠性备受质疑。至21世纪初，美国大气测量技术公司(DMT)研发出高性能的连续流式热梯度扩散云室，更加准确地测量大气中云凝结核的数目。

然而，这些云凝结核数目测量结果中一直存在未活化粒子的影响，这对测量结果造成了极大的不确定性。科学家们很早便认识到了云凝结核的测量结果中存在未活化颗粒的影响，但尚并未提出准确剔除未活化颗粒影响的方法。目前的对待这一问题的处理方法是要么忽略，要么认为测量结果中粒径小于1μm为未活化颗粒并在数据处理时剔除，但这种数据订正方法是完全经验主义的。因此，源于理论推导的，更加准确的识别未活化颗粒的订正方法是目前所急需的。对云凝结核数目的订正，进而订正云凝结核活化参数化，从而会改善天气和气候模式对天气过程和气候变化的预测能力。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够更加准确的识别云凝结核(Cloudcondensation nuclei,缩写为CCN)计数器测量结果中未活化颗粒的方法，消除云凝结核数目测量结果中未活化颗粒的影响。

技术方案：本发明所述的一种识别云凝结核计数器测量结果中未活化颗粒的方法，包括以下处理步骤：

a、根据Petters和Kreidenweis于2007年发表的方程计算液滴的饱和比：

其中D为液滴的直径，D_d为干气溶胶直径，κ为气溶胶的吸湿性参数，A表示液滴表面张力信息并且为温度T的函数，S_k为饱和比，所述公式1描述单分散气溶胶活化成为云滴所需要的湿度条件；

b、对公式1进行一阶泰勒近似，忽略高阶项，同时假定D远大于D_d，得到公式(2)；

c、公式(2)对D求导，算出极值点，得到活化滴的临界直经D_c和临界饱和比S_c，即公式3a和3b；

d、(S_c-1)*100％为临界过饱和度SS_c，其中D_c与SS_c之间存在如公式4的关系，在设定温度条件下，公式右端为常数项，根据公式4关系计算设定过饱和度条件下的可活化滴的临界直径；

进一步的，在25℃时，F(T)为2.1456nm％，CCN计数器中光学测量仪OPC的测定范围为直径750nm至10μm,当D_c取750nm时，可计算得到SS_c为0.186％，则CCN测量结果中过饱和度小于0.186％时存在未活化颗粒的影响，大于0.186％则无。

进一步的，那么当过饱和度设定为0.1％时，D_c为1398nm，则OPC测量的粒子谱中大于1398nm为活化滴，小于1398nm则为需要被剔除的未活化粒子。