采用NASA地球观测系统（EOS）“云与地球辐射能量系统（CERES）”2002年7月至2004年6月CERES SSF Aqua MODIS Edition 1B云资料，对天山山区和塔克拉玛干沙漠云水资源进行了研究。得到的结果不仅包括云量、云液态水柱含量，还包括云滴...采用NASA地球观测系统（EOS）“云与地球辐射能量系统（CERES）”2002年7月至2004年6月CERES SSF Aqua MODIS Edition 1B云资料，对天山山区和塔克拉玛干沙漠云水资源进行了研究。得到的结果不仅包括云量、云液态水柱含量，还包括云滴尺度，为无人区的人工增水作业和天气气候研究提供了基础数据。与以往的卫星观测云气候全球数据集相比，该资料具有更高的空间分辨率，且其观测仪器和云反演方法得到了进一步改善，因此其结果较以往更可信。研究结果表明，两地区云参量年变化规律不尽相同，在数值上有很大差别。除了动力条件和气候背景以外，这可能与沙尘气溶胶可以影响云的物理特性和生命期有关。由年变化来看，天山山区的月平均总云量为47％～72％，而塔克拉玛干沙漠为12％～50％；天山山区低云的月平均液态水柱含量为56．6～96．0g／cm^2，高云为30．5—59．8g／cm^2。而塔克拉玛干沙漠低云的月平均液态水柱含量为19．4～43．9g／cm^2，高云为9．3～59．0g／cm^2；天山山区的月平均云滴半径低云为12．6～16．0μm，高云为8．6-14．8μm。而塔克拉玛干沙漠地区低云云滴半径8．8～11．3μm，高云为6．1—11．1μm。展开更多
本文利用2007～2010年整四年最新可利用的CloudSat卫星资料,对东亚地区（15°～60°N,70°～150°E）云的微物理量包括冰/液态水含量、冰/液态水路径、云滴数浓度和有效半径等的分布特征和季节变化进行了分析.本文将整...本文利用2007～2010年整四年最新可利用的CloudSat卫星资料,对东亚地区（15°～60°N,70°～150°E）云的微物理量包括冰/液态水含量、冰/液态水路径、云滴数浓度和有效半径等的分布特征和季节变化进行了分析.本文将整个东亚地区划分为北方、南方、西北、青藏高原地区和东部海域五个子区域进行研究,结果显示：东亚地区冰水路径值的范围基本在700 g m-2以下,高值区分布在北纬40度以南区域,在南方地区夏季的平均值最大,为394.3 g m-2,而在西北地区冬季的平均值最小,为78.5 g m-2;而液态水路径的范围基本在600 g m-2以下,冬季在东部海域的值最大,达到300.8 g m-2,夏季最大值为281.5 g m-2,分布在南方地区上空.冰水含量的最高值为170 mg m-3,发生在8km附近,南方地区夏季的值达到最大,青藏高原地区的季节差异最大;而液态水含量在东亚地区的范围小于360 mg m-3,垂直廓线从10km向下基本呈现逐渐增大的趋势,峰值位于1～2 km高度上.冰云云滴数浓度在东亚地区的范围在150 L-1以下,水云云滴数浓度的值小于80 cm-3,垂直廓线的峰值均在夏季最大.冰云有效半径在东亚地区的最大值为90 μm,发生在5km左右;水云有效半径在东亚地区的值分布在10km以下,最大值为10～12 μm,基本位于1～2 km高度上.从概率分布函数来看,东亚地区冰/水云云滴数浓度的分布呈现明显的双峰型,其他量基本为单峰型.本文的结果可以为全球和区域气候模式在东亚地区对以上云微物理量的模拟提供一定的观测参考依据.展开更多
利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry)模式研究2006年8月1日—9月1日中国区域硫酸盐和黑碳气溶胶对云特性的影响。模式验证利用了卫星和地面观测的气象要素、化学物质浓度、气溶胶光学特性和...利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry)模式研究2006年8月1日—9月1日中国区域硫酸盐和黑碳气溶胶对云特性的影响。模式验证利用了卫星和地面观测的气象要素、化学物质浓度、气溶胶光学特性和云微物理特性。模式性能评估表明该模式能较好地抓住气象要素(温度、降水、相对湿度和风速)的量级和空间分布特征。通过与地面观测和MODIS卫星数据对比发现,尽管模式模拟还存在偏差,但还是能较好模拟出气溶胶物种的地表浓度、气溶胶光学厚度(AOD)、云光学厚度(COD)、云量(CLDF)、云顶云滴有效半径(CER)和云水路径(LWP)。通过两个敏感性试验(分别增加二氧化硫和黑碳排放量至控制试验排放的3倍)与控制试验的对比发现硫酸盐比黑碳更易成为云凝结核,在中国东部云顶云滴数浓度和其它云特性参数对二氧化硫排放增加的响应均从北向南呈递增,这与地面湿度分布有关。云滴有效半径对硫酸盐气溶胶的响应符合气溶胶第一间接效应的定义,即硫酸盐气溶胶增多,云滴数浓度增加,云滴有效半径减少,但是对黑碳气溶胶的响应在各区域不尽相同。还发现黑碳对云量的影响远大于硫酸盐,主要原因是由于黑碳气溶胶直接辐射效应(对太阳光的吸收)导致的云的"燃烧"作用。展开更多
暖云中的云滴数浓度遥感反演:现状与展望——Remote sensing of droplet number concentration in warm clouds:A review of the current state of knowledge and perspectives.Reviews of Geophysics,2018,Vol.56,No.2.云滴数浓度(Nd)...暖云中的云滴数浓度遥感反演:现状与展望——Remote sensing of droplet number concentration in warm clouds:A review of the current state of knowledge and perspectives.Reviews of Geophysics,2018,Vol.56,No.2.云滴数浓度(Nd)对于理解云物理过程和量化气溶胶—云相互作用的有效辐射强迫具有重要意义。当前卫星反演不能直接提供Nd数据,但其可以从云光学厚度、云滴有效半径和云顶温度反演。英国利兹大学的Grosvenor等对这种方法进行了评述,并对不确定性进行了量化。对于相对均匀的、光学厚度较厚的、具有良好观测几何形状的不模糊的层状云,像元水平的反演的总相对不确定性为78%。如果不满足这些条件,不确定性就更大。平均而言,在1°×1°区域,不确定性降低到54%,假设仪器随机误差存在不确定性。展开更多
The relative dispersion of the cloud droplet spectra or the shape parameter is usually assumed to be a constant in the two-parameter cloud microphysical scheme, or is derived through statistical analysis. However, obs...The relative dispersion of the cloud droplet spectra or the shape parameter is usually assumed to be a constant in the two-parameter cloud microphysical scheme, or is derived through statistical analysis. However, observations have revealed that the use of such methods is not applicable for all actual cases. In this study, formulas were derived based on cloud microphysics and the properties of gamma function to solve the average cloud droplet radius and the cloud droplet spectral shape parameter. The gamma distribution shape parameter, relative dispersion, and cloud droplet spectral distribution can be derived through solving the droplet spectral shape parameter equation using the average droplet radius, volume radius, and their ratio, thereby deriving an analytic solution. We further examined the equation for the droplet spectral shape parameter using the observational droplet spectral data, and results revealed the feasibility of the method. In addition, when the method was applied to the two-parameter cloud microphysical scheme of the Weather Research and Forecast(WRF) model to further examine its feasibility, the modeling results showed that it improved precipitation simulation performance, thereby indicating that it can be utilized in two-parameter cloud microphysical schemes.展开更多
文摘采用NASA地球观测系统（EOS）“云与地球辐射能量系统（CERES）”2002年7月至2004年6月CERES SSF Aqua MODIS Edition 1B云资料，对天山山区和塔克拉玛干沙漠云水资源进行了研究。得到的结果不仅包括云量、云液态水柱含量，还包括云滴尺度，为无人区的人工增水作业和天气气候研究提供了基础数据。与以往的卫星观测云气候全球数据集相比，该资料具有更高的空间分辨率，且其观测仪器和云反演方法得到了进一步改善，因此其结果较以往更可信。研究结果表明，两地区云参量年变化规律不尽相同，在数值上有很大差别。除了动力条件和气候背景以外，这可能与沙尘气溶胶可以影响云的物理特性和生命期有关。由年变化来看，天山山区的月平均总云量为47％～72％，而塔克拉玛干沙漠为12％～50％；天山山区低云的月平均液态水柱含量为56．6～96．0g／cm^2，高云为30．5—59．8g／cm^2。而塔克拉玛干沙漠低云的月平均液态水柱含量为19．4～43．9g／cm^2，高云为9．3～59．0g／cm^2；天山山区的月平均云滴半径低云为12．6～16．0μm，高云为8．6-14．8μm。而塔克拉玛干沙漠地区低云云滴半径8．8～11．3μm，高云为6．1—11．1μm。
文摘本文利用2007～2010年整四年最新可利用的CloudSat卫星资料,对东亚地区（15°～60°N,70°～150°E）云的微物理量包括冰/液态水含量、冰/液态水路径、云滴数浓度和有效半径等的分布特征和季节变化进行了分析.本文将整个东亚地区划分为北方、南方、西北、青藏高原地区和东部海域五个子区域进行研究,结果显示：东亚地区冰水路径值的范围基本在700 g m-2以下,高值区分布在北纬40度以南区域,在南方地区夏季的平均值最大,为394.3 g m-2,而在西北地区冬季的平均值最小,为78.5 g m-2;而液态水路径的范围基本在600 g m-2以下,冬季在东部海域的值最大,达到300.8 g m-2,夏季最大值为281.5 g m-2,分布在南方地区上空.冰水含量的最高值为170 mg m-3,发生在8km附近,南方地区夏季的值达到最大,青藏高原地区的季节差异最大;而液态水含量在东亚地区的范围小于360 mg m-3,垂直廓线从10km向下基本呈现逐渐增大的趋势,峰值位于1～2 km高度上.冰云云滴数浓度在东亚地区的范围在150 L-1以下,水云云滴数浓度的值小于80 cm-3,垂直廓线的峰值均在夏季最大.冰云有效半径在东亚地区的最大值为90 μm,发生在5km左右;水云有效半径在东亚地区的值分布在10km以下,最大值为10～12 μm,基本位于1～2 km高度上.从概率分布函数来看,东亚地区冰/水云云滴数浓度的分布呈现明显的双峰型,其他量基本为单峰型.本文的结果可以为全球和区域气候模式在东亚地区对以上云微物理量的模拟提供一定的观测参考依据.
文摘利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry)模式研究2006年8月1日—9月1日中国区域硫酸盐和黑碳气溶胶对云特性的影响。模式验证利用了卫星和地面观测的气象要素、化学物质浓度、气溶胶光学特性和云微物理特性。模式性能评估表明该模式能较好地抓住气象要素(温度、降水、相对湿度和风速)的量级和空间分布特征。通过与地面观测和MODIS卫星数据对比发现,尽管模式模拟还存在偏差,但还是能较好模拟出气溶胶物种的地表浓度、气溶胶光学厚度(AOD)、云光学厚度(COD)、云量(CLDF)、云顶云滴有效半径(CER)和云水路径(LWP)。通过两个敏感性试验(分别增加二氧化硫和黑碳排放量至控制试验排放的3倍)与控制试验的对比发现硫酸盐比黑碳更易成为云凝结核,在中国东部云顶云滴数浓度和其它云特性参数对二氧化硫排放增加的响应均从北向南呈递增,这与地面湿度分布有关。云滴有效半径对硫酸盐气溶胶的响应符合气溶胶第一间接效应的定义,即硫酸盐气溶胶增多,云滴数浓度增加,云滴有效半径减少,但是对黑碳气溶胶的响应在各区域不尽相同。还发现黑碳对云量的影响远大于硫酸盐,主要原因是由于黑碳气溶胶直接辐射效应(对太阳光的吸收)导致的云的"燃烧"作用。
文摘暖云中的云滴数浓度遥感反演:现状与展望——Remote sensing of droplet number concentration in warm clouds:A review of the current state of knowledge and perspectives.Reviews of Geophysics,2018,Vol.56,No.2.云滴数浓度(Nd)对于理解云物理过程和量化气溶胶—云相互作用的有效辐射强迫具有重要意义。当前卫星反演不能直接提供Nd数据,但其可以从云光学厚度、云滴有效半径和云顶温度反演。英国利兹大学的Grosvenor等对这种方法进行了评述,并对不确定性进行了量化。对于相对均匀的、光学厚度较厚的、具有良好观测几何形状的不模糊的层状云,像元水平的反演的总相对不确定性为78%。如果不满足这些条件,不确定性就更大。平均而言,在1°×1°区域,不确定性降低到54%,假设仪器随机误差存在不确定性。
基金supported by National Basic Research Program of China(Grant No.2011CB403406)
文摘The relative dispersion of the cloud droplet spectra or the shape parameter is usually assumed to be a constant in the two-parameter cloud microphysical scheme, or is derived through statistical analysis. However, observations have revealed that the use of such methods is not applicable for all actual cases. In this study, formulas were derived based on cloud microphysics and the properties of gamma function to solve the average cloud droplet radius and the cloud droplet spectral shape parameter. The gamma distribution shape parameter, relative dispersion, and cloud droplet spectral distribution can be derived through solving the droplet spectral shape parameter equation using the average droplet radius, volume radius, and their ratio, thereby deriving an analytic solution. We further examined the equation for the droplet spectral shape parameter using the observational droplet spectral data, and results revealed the feasibility of the method. In addition, when the method was applied to the two-parameter cloud microphysical scheme of the Weather Research and Forecast(WRF) model to further examine its feasibility, the modeling results showed that it improved precipitation simulation performance, thereby indicating that it can be utilized in two-parameter cloud microphysical schemes.
