随着我国城市化进程的加快,城市气象及环境问题日益凸显,城市暴雨和洪涝灾害频发,迫切需要开展城市环境对云和降水的影响机制研究。本文利用中尺度可分辨云模式(WRF)分析研究了2011年8月14日北京地区一次强降水过程中城市环境对云和降水的影响,以及城市环境因子对此次降水过程的相对重要性。研究表明:(1)城市气溶胶浓度较低时,随着气溶胶浓度的增加,区域平均累积降水量逐渐增加;气溶胶粒子活化的CCN浓度达到60cm-3左右以后,区域平均累积降水量随着气溶胶浓度增加而逐渐减小。城市气溶胶污染情况相对于城市轻度污染情况区域平均累积降水量减少约17%。城市污染气溶胶增多使得云凝结核增多,云滴含量增加,云滴有效半径减小,零度层以下云滴碰并效率降低抑制云水向雨水的转化,雨滴含量减少。雨滴减少后使得云内雨滴蒸发过程减弱,不利于零度层以下强下沉速度的发展和维持,地面冷池和最大风速减弱,低层辐合抬升减弱,不利于水汽垂直输送和降水的转化,地面降水减小。因此雨滴蒸发过程是影响此次地面降水的关键因素,城市污染气溶胶通过云微物理过程影响热力场和动力场来影响地面降水过程。(2)城市地表对于北京地区降水过程有着重要的影响,其中北部山区降水强度减弱,区域平均累积降水量增加2.19%;城区北部降水强度增强,区域平均累积降水量可增加15.28%;主城区降水强度明显减弱,区域平均累积降水量减少21.79%。城市地表使得北部山区和城区北部平均风速减弱,对流系统向城市区域移动速度减慢,降水系统长时间维持产生持续降水,进而导致区域累积降水量增加。对流发展过程中,城市地表不利于北部山区地面冷池和最大风速的增强,低层辐合辐散减弱,地面降水强度减弱;降水系统进入城区北部后城市地表使得地面形成较强的冷池,地面风速较大,低层辐合辐散增强,地面降水强度增强。城市地表不利于主城区形成对流移动发展的低层辐合,降水系统绕过主城区向东南方向移动,主城区降水量和降水强度明显减弱。(3)降水系统向北京主城区移动过程中,城市气溶胶和城市地表整体的相对作用在六环区域最大使降水减少24.64%;而城市气溶胶的相对作用在城区北部最大使降水减少26.36%;城市地表的相对作用在主城区最大使降水减少20.53%。在这过程中,城市气溶胶在城市环境中的作用逐渐减弱,城市地表的作用逐渐增强;城市气溶胶在北京市域和六环范围起主导作用,城市地表在主城区范围内起主导作用。城市地表在北京市域和六环范围内对降水的影响不足城市气溶胶的0.1%,但在主城区范围内城市地表对降水的影响是城市气溶胶影响的4倍之多。本研究表明:北京城市环境对夏季云和降水过程有较显著的影响,需在精细天气预报中考虑城市气溶胶、城市下垫面和人为热等方面的影响。此外,该研究对城市大气环境治理、城市规划建设等有一定的指导意义。