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第19期出刊日:2014.04.09
大氣科學系陳正平教授「雲與氣膠研究室」(CARL)研究簡介
 

陳正平教授所帶領的「雲與氣膠研究室」(CARL)近年來致力於研究氣膠、雲、氣候之間的交互作用,主要工具為自行發的新一代雲與氣膠微物理參數法,提高雲、氣膠物理機制在區域氣象與空氣污染模式中的計算效率與準確度。使模式有能力模擬氣膠對雲物理與降水過程之影響,以及涂米氣候效應。

    過去對「氣膠、雲、氣候交互作用」的研究多聚焦在自然或人為“凝結核”如何影響雲滴的形成;然而還有另一類的氣膠稱為“冰核”,能影響雲冰的形成,但我們對它的瞭解程度相當低,以致成為數值計算的一個主要不確定性來源。這也是CARL目前的一個研究重點。CARL以理論分析實驗室資料,解析其熱力控因,如此可以對礦物沙塵、細菌、花粉、煤灰等粒子的冰晶核化能力加以定量描述。接著利用氣象與空氣污染模式,模擬大氣中這些冰核的濃度分佈,再結合前述核化理論,就可以探討不同種類的冰核的雲物理作用。

    自然界最重要的“冰核”是大氣中的礦物沙塵。圖一(左)為所模擬的2000年2月東亞沙塵暴個案,源自北方沙漠的沙塵隨著鋒面系統撲向中國東部、韓國、日本與台灣,傳送途中經過高污染地區,部分沙塵會與人為的吸濕性結合而改變其物理、化學特性。圖一(右)顯示這些沙塵會增加在台灣的鋒面降水量,尤其是被污染的沙塵,影響更為顯著。

 
所模擬的2000年2月東亞沙塵暴個案

 

    CARL目前正在針對一個過去被忽略的“冰核”─海洋浮游生物─進行探討。海洋浮游生物可在風浪大時被帶到大氣中,而實驗室測量顯示這些生物氣膠也能有效地使雲冰晶化。CARL初步修改其數值模式,根據衛星所偵測的“海洋水色”推估海水中海洋浮游生物含量,再根據風速與海鹽粒子生成關係,模擬大氣中海洋浮游生物含量,以及其對雲微物理和降水的影響。圖二為模擬一個颱風個案下,眼牆和螺旋雲帶的強風所帶至大氣的高濃度生物氣膠含量;初步結果顯示這些浮游生物對颱風降水也有很大的影響。

 
模擬一個颱風個案下,眼牆和螺旋雲帶的強風所帶至大氣的高濃度生物氣膠含量