地形云产生的降水是很多重要河流、冰川形成的主要来源,与人们的生活、生产密切相关,因此在国际上受到非常广泛的关注和研究。地形云的形成受到气流速度、大气层结状况、地形高度、水汽等多种因素的影响,也受到云形成所需云凝结核(CCN)和冰核(IN)浓度的影响。随着人类活动向大气中排放的气溶胶浓度的增加,这种人为气溶胶的增加是否会改变地形云的产生、演变过程和降水的分布,是直接关系到河流、冰川水源的问题。本论文利用中尺度数值模式WRF数值模拟试验,引入表示大气层流速度、层结稳定度和地形特征的关系参数-湿Froude(Fw)数,并在数值试验中结合不同的气溶胶(CCN)浓度,通过多组敏感性数值试验,研究了北京2009年5月1日湿条件不稳定大气层结下,地形云和降水形成过程与地形动力抬升、地形重力波传播及气溶胶浓度之间的关系及形成机理,对提高地形云降水形成过程的认识和预报能力具有重要意义。研究表明,在地形最大高度2km、半宽10km的条件下,层流速度从2.5m/s逐步增加到25m/s时,对应的湿Fw数从0.19增加到1.81。当Fw≤1时,地形的阻挡起主要作用,由地形抬升形成的地形云主要产生在迎风坡一侧。地形重力波主要产生在迎风坡,并向上游传播,先形成层状云,最后演变为准稳定浅对流波状云。最大降水主要发生在紧靠山顶的迎风坡一侧,但当Fw很小时,地形云不产生降水。当Fw>1时,地形抬升形成的云主要发生在山顶附近,而地形重力波主要形成在背风坡,并向下游方向传播,形成准稳定波状云。最大降水主要产生在紧靠山顶的背风坡一侧。另外,在弱湿条件不稳定大气层流下,地形降水主要由地形动力抬升造成的暖云微物理过程产生,地形重力波形成的波状云几乎不产生降水。在此基础上,考虑不同Fw下,云凝结核(CCN)浓度分别为100/cm3(清洁)和1000/cm3(污染)两种情景下对地形云及降水的影响问题。研究结果表明,Fw很小时(Fw1),CCN浓度的变化对地形云微物理量的影响很小；随着Fw的增加,CCN浓度的影响程度呈增强趋势,当Fw≤1时,CCN浓度由100/cm3增至1000/cm3时,云滴含水量增加,雨水含量减小,在地形云发展后期,云中霰粒子含量有所增加。由于大量CCN导致云滴数浓度增加,使云中非降水粒子向降水粒子的转化效率显著降低,这个过程抑制了暖雨过程的发展,但在云发展的后期,云滴被上升气流带到高层后,与雪粒子发生碰并过程,形成霰粒子,导致冷雨过程有所加强。但当Fw>1时,CCN浓度的增加会显著增加云水含量,但同时减小雨水含量和霰粒子含量,对冷暖雨过程均出现抑制作用。在较大Fw数情况下,CCN浓度的增加对地形云降水具有显著的减小作用。当Fw数很小时(Fw《1),CCN浓度的增加都不会对降水产生大的影响。当Fw≤1时,CCN浓度由100/cm3增至1000/cm3,20小时累积降水量减少10-15mm,减小7-8%左右；当Fw>1时,CCN浓度增加到1000/cm3,20小时累计降水量可减小50%以上,最大可达到96%,导致地形云几乎不产生降水。CCN浓度的增加地形云流场强度也会产生一定影响。当Fw≤1时,CCN浓度的增加会使山后水平、垂直气流强度有所增强,这可能是由CCN活化过程中的潜热释放所导致。此现象相应的也会增强背风波的强度。但当Fw>1,CCN浓度的增加对流场强度起到一定的抑制作用。