舉升氣塊中最大雲滴數量濃度的參數化方法

Abstract

使用基本的物理方程式來計算雲滴數量會消耗很多計算資源，因此本研究建立了一個用來快速估計最大雲滴數量Ncmax的參數化方法。為了使用統計方法來找出Ncmax和其他參數的關係本研究先完成了一個只考慮氣塊在固定速度下被舉升時，氣塊內雲凝結核活化、成長、產生雲滴的雲微物理氣塊模式，並測試了多種不同氣膠粒徑分佈及成份。此模式在給予不同的氣膠及環境參數後會得到氣塊中的Ncmax。在經過一些物理推導，並對所推導出來的方程式進行曲線擬合後，可得到Ncmax 和氣膠粒徑分佈與化學成份以及氣塊在雲底時的氣溫、氣壓的高相關參數式。也就是可以利用此參數式來直接且很有效率地算出Ncmax。相較於Nenes & Seinfeld (2003)和Morales Betancourt & Nenes (2014)等人的參數化方法，此研究的計算方法所花的時間不到1/3，且Ncmax 平均誤差小了一個量級，有88%以上的測試資料的誤差在正負10%以內，而其他的參數化方法的誤差88%會落在-30%到3%以上的範圍內。