《Atmospheric Research》：Aerosol modulation of precipitation systems migrating from mountains to plains in Northern China during early autumn
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•气溶胶在山地到平原迁移过程中增强降水。•潜热释放主导气溶胶增强效应。•山地烟囱效应抬升污染物，使对流系统处于增强预备状态。引言气溶胶 - 云 - 降水相互作用仍然是气候科学和天气预报中最大的不确定性之一 (Stier et al., 2024)。气溶胶通过多种途径影响降水，
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气溶胶在山地到平原迁移过程中增强降水。
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潜热释放主导气溶胶增强效应。
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山地烟囱效应抬升污染物，使对流系统处于增强预备状态。
引言
气溶胶 - 云 - 降水相互作用仍然是气候科学和天气预报中最大的不确定性之一 (Stier et al., 2024)。气溶胶通过多种途径影响降水，包括作为云凝结核 (CCN) 和冰核 (IN)、改变云微物理特性，以及通过辐射效应改变大气热力学结构 (Rosenfeld et al., 2008; Tao et al., 2012)。然而，气溶胶对降水的净影响仍然高度依赖于情境，随气溶胶类型、浓度、气象条件和地理位置而变化 (Che et al., 2024; Rosenfeld et al., 2014; Varble et al., 2023)。
中国北方通常经历气溶胶污染，特别是在秋冬季节，当时稳定的大气条件有利于污染物积累 (Miao and Liu, 2019; Zhang et al., 2013; Zhu et al., 2014)。该地区地形复杂，以西部的山脉过渡到东部的华北平原 (NCP)。这种地形梯度形成了独特的山 - 平原环流模式，可以调节污染物传输和降水系统 (Hu et al., 2016; Miao et al., 2025; Miao et al., 2015; Bao and Zhang, 2013)。
以往研究主要在城市或平坦地形环境中考察气溶胶 - 降水相互作用 (Chen et al., 2025; Jensen et al., 2022; Xiao et al., 2023; Xiao et al., 2022a)，对于地形效应可能放大或改变气溶胶影响的山地区域关注有限 (Li et al., 2025; Peng et al., 2026; Sun and Zhang, 2012)。降水系统从山地迁移到平原是中国北方常见的气象现象，然而气溶胶污染如何调节这些传播系统仍然知之甚少。
最近的观测和模拟研究揭示了中国不同地区和季节气溶胶对降水的影响存在差异。例如，Peng 等人 (2026) 发现气溶胶驱动的降水修正在中国主要城市集群中表现出显著时空异质性，区域差异在幅度上超过了季节变化。Chen 等人 (2025) 证明了细颗粒和粗颗粒气溶胶对中国南方浅降水系统微物理过程的不同影响，粗颗粒气溶胶促进碰撞 - 并合过程，而细颗粒气溶胶增强破碎过程。
气溶胶增强假说提出，增加的 CCN 浓度导致云滴数浓度增加，输送到冻结水平的云水增加，冰相过程和潜热释放增强，以及对流上升气流和降水增强 (Fan et al., 2018; Rosenfeld et al., 2008)。然而，最近的研究质疑了这一机制的普遍性，指出气溶胶对深对流的影响关键取决于环境条件，包括垂直风切变、湿度廓线和对流有效位能 (Varble et al., 2023)。
本研究调查了 2021 年初秋中国北方气溶胶污染对从山地迁移到平原的降水系统的影响。我们采用经过多个观测数据集验证的气象 - 化学耦合模拟，以量化气溶胶引起的降水变化并阐明潜在的物理机制。我们的发现突出了地形介导的气溶胶传输在调节对流降水中的重要性，为改善复杂地形地区的天气预报和空气质量管理提供了新见解。
章节摘要
降水和空气污染数据
我们利用了中国气象强迫数据集 (CMFD) 2.0 版进行降水分析和模型验证，这是一个为了支持中国陆地表面、水文和生态研究而开发的高分辨率、长期气象数据集 (He et al., 2020)。该数据集集成了欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 的 ERA5 再分析数据与地基气象观测。CMFD 提供的气象变量包括
天气背景与模型验证
研究期间以源自秦岭和黄土高原并向东传播的气旋系统为特征。这些系统在其东侧诱导出低空急流，促进大量水汽传输并为强降水创造了有利条件 (图 2)。这种天气形势是中国北方初秋的典型特征，标志着东亚季风撤退和中纬度气旋活动过渡期
结论
本研究利用气象 - 化学耦合模拟量化了 2021 年初秋中国北方气溶胶污染对从山地迁移到平原的降水系统的影响。经过多个观测数据集验证，模型成功再现了天气形势、垂直热力学结构和污染物变化，为敏感性分析提供了可靠基础。
我们的主要研究结果表明，气溶胶施加了净正面影响
关于稿件准备过程中生成式 AI 和 AI 辅助技术的声明
在准备本工作期间，作者使用了 ChatGPT 以提高语言流畅度。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。
CRediT 作者贡献声明
Yu Zheng: 调查，形式分析。 Yucong Miao: 写作 – 审查与编辑，写作 – 原稿，方法论，调查，形式分析，概念化。 Shuhua Liu: 写作 – 审查与编辑。 Huizheng Che: 方法论，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能似乎影响了本文报告的工作。
致谢
本研究由 中国国家自然科学基金 资助 (42322504, 42030608, 42375188)。
Yu Zheng|Yucong Miao|Shuhua Liu|Huizheng Che
