大气气溶胶充当云凝结核影响云微物理特性和降水过程,进而影响到气候。但目前气溶胶与云特性和降水的关系仍然没有确定,尤其是巨凝结核对强烈对流云降水过程和降水机制的影响研究不多。此外,目前人工增雨和人工防雹中需要考虑气溶胶不断增加的影响。本文选择(中国)河北省半干旱地区春季和夏季冰雹云,在对其形成的天气、环境条件、卫星云图和雷达回波特征详细分析的基础上,利用RAMS中尺度数值模式对雹云做了数值模拟,并用数值试验的方法研究分析了云凝结核(CCN)、巨核(GCCN)对冰雹云微物理特性和降水的影响,以期深入认识气溶胶对强对流云微物理结构、降水和冰雹形成过程的作用,也为研究气溶胶增多背景下人工防雹理论和技术研究做些基础性的工作。研究获得的主要结果如下:　　 CCN和GCCN对冰雹云微物理结构、水凝物形成过程和降水特征都有影响。对不同云体、云的不同发展阶段影响有相同之处,可以提炼出一些具有普适性的结论,也存在一些差异,体现了气溶胶对云和降水影响的复杂性。下面给出的主要是对半干旱地区春季一例冰雹云的研究结果,夏季冰雹云的相同之处不再重复,只给出主要差别。　　 1.CCN对冰雹云粒子参数和微物理特性的影响。(1)随着CCN数浓度增加,云中小云滴、雪团、霰混合比极大值增加,大云滴、雨水、雪、冰雹混合比极大值减少;(2)随着CCN数浓度增加,各种粒子参数区域平均值都有变化:小云滴、雪团混合比增大,而大云滴、雨滴、冰晶、雪和冰雹混合比减小;小云滴和霰数浓度增大,而雨滴、雪和冰雹数浓度减小;小云滴、大云滴、冰晶和霰粒子直径减小,而雪团和冰雹粒子直径加大。(3)污染严重时,冰相粒子混合比分布形式和极值中心数有明显变化。(4)当CCN数浓度太大时只有小云滴混合比增加,其余粒子的混合比都减小,不利于降水的产生。　　 2.CCN对冰雹等粒子形成的微物理过程影响。(1)在不同气溶胶背景下,小云滴、雪团、霰和雨滴对冰雹质量的贡献较大,在清洁云和污染云中小云滴贡献最大;而在严重污染云中雪团贡献最大。液态水的作用大于冰相粒子的贡献。在冰雹形成过程中,随着CCN数浓度增加,液态水的相对作用降低,而冰相粒子的作用增强。(2)随着CCN增加,冰相粒子形成过程有变化。　　 3.CCN对冰雹云降水的影响。CCN对冰雹云降水分布,降水量和降水率都有一定的影响。(1)随CCN数浓度增加,降水量减少,但冰相降水对降水的贡献增大。适量增加CCN数浓度,地面降雹量增加;CCN数浓度过大时,又抑制了降雹的产生。(2)CCN对冰雹云降水率及其时间变化有明显影响。(3)CCN数浓度增加时,降雨开始时间延迟,受到抑制,但初始降雹形成时间提前。　　 4.与春季冰雹云相比,CCN对夏季冰雹云的影响有不同之处,主要体现在:　　 (1)粒子参数:当CCN数浓度增加时,冰晶、雪花,云中高层霰混合比,大云滴、霰平均直径,雪团浓度的变化趋势不同。　　 (2)粒子形成:冰雹、霰、雨水的形成过程有差异。　　 (3)降水:严重污染云中降雹率、冰相降水量变化趋势不同。降雨率随时间变化特征不同。　　 5.GCCN对冰雹云微物理特性的影响。(1)云中引入巨核,能够改变冰雹云中各种水凝物含水量的大小及其时空分布特征。随GCCN数浓度增加,云中冰雹混合比增大,水平覆盖面积增加;混合比大值中心数目、时空分布也有变化。(2)GCCN对雹云中上升气流有影响,影响与大气污染程度有关,也与雹云发展阶段有关。在清洁大气雹云初始发展、强盛阶段,增加GCCN,冰雹云发展加强;在雹云减弱阶段,GCCN同样使上升气流加强,有可能延长雹云生命期。(3)GCCN对雹云中含水量有显著影响。在冰雹云发展初期,随GCCN浓度增加,过冷雨水和大云滴过冷云水、小冰相粒子含量增加:清洁大气云中冰雹含量减小、污染大气云中冰雹含量增加。(4)污染大气中GCCN加快了云中的碰并作用,增加了初始降水。　　 6.GCCN影响冰雹等粒子的形成过程。(1)冰雹。加入GCCN后,清洁大气雹云中小云滴、雪团和霰对冰雹质量的贡献由大变小;而雨水对冰雹的贡献率更大。对污染大气而言,加入GCCN后,雪团和霰对冰雹的贡献率减少,而小云滴和雨滴对冰雹的贡献率增加。当GCCN数浓度增加时,液态水对冰雹的贡献率增加,而冰相粒子对冰雹的贡献率减少。GCCN对污染大气冰雹云的影响大于对清洁大气冰雹云的影响。(2)霰等粒子。GCCN使清洁大气云中大云滴对霰的贡献率增加;使污染大气云中液态水对霰的贡献率增加,冰相粒子对霰的贡献率减少。GCCN数浓度增加时,雪和冰晶对雪团的贡献增加,雨水产生量增加。　　 7.GCCN对冰雹云降水的影响。　　 (1)GCCN改变了降雹、降雨强度和总降水量。增加GCCN,清洁大气中冰雹云的降雹区域面积明显减小,但局部降雹强度加大、强降雹区域扩大;降雨面积也有所减小,局部降雨强度减弱。污染大气中增加GCCN可以减小地面降雹强度和降雹区域面积、增加地面降雨量。GCCN浓度增加使地面累积降水量增加,而冰相降水量减小。　　 (2)GCCN影响降水时间和降水率最大值出现时间,GCCN数浓度增加时,清洁大气中冰雹云降雨强度增大,降雨时间延长,降雨率最大值出现时间提前,而在污染大气中降雨率最大值出现时间推迟。　　 8.与春季冰雹云相比,GCCN对夏季冰雹云试验结果不同之处主要表现在:　　 (1)GCCN对夏季雹云水凝物的影响较小。在污染大气条件下,加入巨核后夏季雹云中小云滴和大云滴数浓度减小。加入巨核后,清洁大气云中冰雹含量增加,而污染大气云中冰雹含量减少。　　 (2)GCCN对冰雹形成过程的影响。GCCN增加,雨滴对冰雹的贡献率、各种粒子对冰雹形成的贡献率不同;在污染大气中,液态水对冰雹的贡献率显著增大;而雹云的降雹量明显减少。　　 (3)GCCN数浓度增加时,污染大气中,冰晶对雪的贡献变化趋势不同,冰晶产生量减少,小云滴、大云滴和雪对冰晶的贡献率都减小;雪对雪团的贡献减少,而冰晶对雪团的贡献增加。GCCN改变了水物质向雨水转化量的变化趋势。　　 (4)GCCN对降水量的影响不同。增加GCCN,污染大气中雹云降水量减少而不是增多。