基于CERES数据的青海省上空云特性时空规律研究

为了对青海省上空云特性在时空上的分布情况及变化规律进行研究,采用美国NASA地球观测系统2003年1月至2016年12月的CERES SSF Aqua MODIS Edition 4A云资料,根据青海省的地形地貌特征及原始CERES数据云分层的有效气压与海拔高度的对应关系,按距地表高度对原始CERES数据重新分层,云层距地高度0~3 000 m为低云,3 000~5 500 m为中低云,5 500~9 000 m为中高云,9 000 m以上为高云进行分析。结果表明:(1)青海省上空总云量取值范围在38.2%~71.3%,多年均值为59.5%,云量分布形势呈南高北低。(2)各季节(春夏秋冬)总云量平均值为66.2%,67.3%,52.5%,52.0%。(3)云中液态水路径和冰水路径取值范围为143.6~221.3 g/m~2,202.2~380.3 g/m~2。(4)青海省上空中高云、中低云、低云云量占各层云量总和的28.6%,43.7%,27.7%。(5)设定低云有效的临界条件为云量大于30%,低云有效天数多年均值为276.6 d。该结果为青海省人工影响天气作业的实施提供了数据支撑。     

基于毫米波测云雷达的建瓯云宏观分布特征

利用毫米波测云雷达时空分辨率高的优势,对建瓯地区2019年5月-2020年4月云宏观分布及时间变化特征进行定量统计分析。研究结果表明,建瓯地区云发生情况较为频繁,云出现率约62.8%;春季多云,秋季少云;一日中,16∶00至21∶00时段云出现率较高,2∶00至4∶00时段较低。平均云底高约为1.2km,云顶高约为5.5km;夏季云底及云顶高度最高;春、夏云层厚度较大。总体以单层云为主,双层云和多层云春、夏季出现率较高;随着云层数增多,云层平均厚度减小,且相互更易重叠出现。积雨云为单层云的主导云类型,积云/高积云、层云/高云和层云/层积云为双层云的主导云类型;层云、层积云、积雨云日变化特征显著。     

毫米波测云雷达在晴雨观测中的初步应用

利用平和县气象观测站2018年8～11月地面观测资料,结合毫米波测云雷达的观测结果,初步分析了回波强度、云含水量和云场分布在晴雨观测中的应用。结果表明,晴天回波强度在-39.3～-5.3dBz,云含水量0.1g/m~3,以层云和层积云为主。多云和阴天回波强度增大,回波中心达-5.3～17.3dBz,云含水量1.0～2.0g/m~3,以层云、雨层云和层积云为主。雨天回波强度17.3～27.8dBz,呈片状分布,云含水量1.5～2.5g/m~3,积雨云深厚且覆盖全天空,回波强度和云含水量中心出现时间与地面降水时段相吻合。     

基于CALIOP资料的中国及周边地区云出现概率时空分布特征分析

云垂直结构是影响大气辐射的重要参数,其时空分布是影响全球气候变化的关键组成部分.本文利用星载激光雷达CALIOP的1 km云层产品,计算了中国及周边地区（0-55°N,70-140°E）云的出现概率,对不同地区、不同季节、不同高度单层云的出现概率做了对比分析.结果表明：云的出现概率表现出明显的地区差异,蒙古高原和印度半岛北部少云,热带海域和中国南方多云,多数地区夜间云出现概率略高于白天;除蒙古高原和印度半岛北部以外,多数地区单层云比多层云更常见;多数地区高云占单层云的比例最大,而中国大陆南部单层的中云较常见,西太平洋北部海域常被单层的低云覆盖;夏秋两季云出现概率普遍大于春冬两季,尤其印度半岛北部的云主要出现在夏季;蒙古高原和印度半岛北部单层云少于多层云,冬季尤其明显,而中国西南地区东部全年单层云更常见;夏季单层的高云占全年单层云的比例最大,青藏高原部分地区超过35%,这与其地形特征和夏季对流活动旺盛有关.     

祁连山地区云物理参数特征及其与降水的关系

利用2006年1月-2015年12月的中分辨率成像光谱仪数据和网格化地面降水资料对祁连山地区云参数的时空特征及其与降水的关系进行了分析.结果表明,云量、云水路径、云顶温度、云粒子有效半径的区域平均值分别为55.50%、148.95 g/m~2、-21.13℃、21.04μm.过去10 a间,云量、云水路径和云粒子有效半径分别下降了2.3%、21 g/m~2和0.51μm,云顶温度上升了1.9℃.夏季云水丰沛、云发展旺盛且云滴较小,冬季则相反.云参数的高、低值中心的空间分布与研究区域的山脉走向一致.乌鞘岭地区与降水相关的云参数条件相对最好,冬季云参数的空间分布相对于其他季节有明显的变化.季节降水效率的区域平均值分别为9.53%(春)、12.54%(夏)、8.85%(秋)、3.51%(冬)且高值区均位于主山脉区.降水效率与云水路径相关性最好,与云顶温度相关性最差.云量、云水路径、云顶温度与降水效率相关性最好的季节均为冬季,分别为0.62、0.88、-0.52,云粒子有效半径与降水效率相关性最好的是秋季,为-0.60.     

利用星载云雷达资料分析夏季青藏高原的云辐射强迫

利用最新的星载云雷达提供的青藏高原(25°～45°N,75°～105°E)夏季(JJA)2006年至2009年的辐射资料,以及云和地球辐射能地系统(CERES)提供的云量资料,分析了2006-2007年青藏高原夏季云量空间分布,以及青藏高原周边的山脉地区和中心地方云的辐射强迫和云对大气垂直加热率的影响.结果表明夏季青藏高原大气层顶(TOA)处云对长短波辐射的影响以及大气层底(BOA)处云对长短波辐射的影响远大于同纬度的其他地区,从大气加热率的垂直分布来看,有云存在时,对于短波来说,在云层中有明显的加热效应;而对于长波,在云顶有明显的冷却效应,在云底有较弱的加热效应.当存在多层云时,在高云与低云之间,云对大气的影响表现为冷却效应,其最高值接近于云顶对大气的冷却率;当存在多种类型的云时,大气净加热率可以看作是各种单层云在垂直分布上的叠加.     

广汉机场基于人工观测云的变化特征

利用广汉机场2011—2016年基于人工观测的云资料,统计分析了云量、云状、云高的变化特征。结果表明:广汉机场平均总云量在秋季较多,其次依次是冬季和春季,夏季最少。低云量年平均为2.2/8,且低云量季节变化较小。历年出现的最多的云状为高积云、层积云,其次为积雨云、浓积云等。低于450m的低云主要为碎雨云、雨层云、碎层云,且出现频率具有明显的日变化特征。积雨云和浓积云为每年常见的对流云系,其累年日平均出现概率达到了25.6%和41.4%,7月出现频率最高,对飞行安全影响最大。机场历年出现的云高以高度2000～3000m为高频区,5000m以上为低频区。     

北京地区夏季云出现概率及云底高度分布的特征分析

研究北京地区2007-2009 年夏季8 km 高度以下云出现概率(探测到云的次数与总探测次数之比)及云出现概率在一天内的分布规律, 并研究三年中夏季单层云的云底高度分布规律, 典型对流云的云底高度特征, 以及对流云云底高度与地面相对湿度的关系。结果表明: 北京地区夏季云出现概率约为12%, 一天内云最容易出现在夜间, 下午较夜间云出现得少; 云底高度分布呈单峰, 最容易出现在700±50 m 高度, 低云(云底高度在3000 m 以下)出现次数占云总出现次数的82%; 典型对流云云底高度出现在400~2500 m 高度, 一天之内云底高度变化不大。利用绝热气团模型得到云底高度与地面相对湿度的线性关系, 并以此方便地给出对流云云底高度, 平均相对标准差为0.321。     

福建省及周边地区云类型的主动卫星检测

利用CloudSat和CALIPSO卫星融合云分类产品2B-CLDCLASS-LIDAR 2007-2010年观测资料,研究福建省及周边地区云系的构成、发生频率、垂直结构特征。研究结果表明,云系的层数以一层为主,且其发生频率约是双层云系统的2倍或多层云系统的4倍。在单层状态下,层积云、高积云和高云是主导云类型,在全年的占比之和达70.8%。而在双层状态下,这三种云类型相互重叠出现的情况也最频繁。与双层云系统和三层云系统相比,单层云系统的云底高度或云顶高度均要高于它们的最底层云或最上层云。此外,由于各季节的主导云类型不同,云系的垂直结构呈现出明显的季节变化,表现为夏季云分数廓线在15.5km处达到峰值,而冬季则在3.5km处达到峰值。     

浅积云中微物理特性的垂直分布对短波辐射的影响

使用大涡模拟模式获得浅积云的液态水含量和云滴有效半径的垂直廓线, 结果显示云的液态水含量和云滴有效半径均随高度的增加而增加( 垂直非均一) 。使用辐射传输模式 SBDART 研究了浅积云中微物理特性的垂直廓线对短波辐射的影响, 以及液态水路径相同时, 垂直非均一云和垂直均一云的短波辐射强迫的差异, 结果表明微物理特性的垂直廓线对云的辐射特性有很大影响。当垂直均一云的云滴有效半径约为垂直非均一云在云顶处的云滴有效半径的76% ～90% 时, 两种类型云的短波辐射强迫相当。结果说明在气候模式中对云的辐射传输特性进行参数化时, 如果假定云是垂直均一的, 则采用的云滴有效半径应该大致为实际观测的云顶云滴有效半径的76% ～90% 。对于浅积云的研究结果与以往对于层状云的研究结果一致。