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青藏高原和北极混合相云辐射效应的异同

  北极被认为是全球气候变暖的放大器,而同在北半球且作为地球第三极的青藏高原也具有强于同纬度地区的气候增暖现象。两个地区都具有丰富的云层覆盖,并且在全球变暖背景下都可能遭受降雪或冰盖减少的影响,使得地表反照率发生变化进而造成的气候正反馈效应将扩大两个地区的未来气候变暖。众所周知,混合相云通过辐射效应在南、北极和全球气候中发挥着重要作用,然而,无论全球气候模式,还是再分析资料,都不能很好地刻画混合相云的辐射效应,因此,尽管北极地区的混合相云已经得到学者们的广泛关注,但是青藏高原地区混合相云的气候态特征及其辐射效应鲜少被提及。那么,青藏高原和北极地区混合相云及其辐射效应具有怎样的垂直结构和季节分布特征?这些特征在两个地区又有何不同呢?

  近期,中国科学院大气物理研究所LASG客座成员上海师范大学燕亚菲博士联合刘屹岷研究团队和中山大学吕建华教授采用CloudSat/CALIPSO卫星资料,通过资料分析和模式计算对比研究了青藏高原和北极地区混合相云的气候态垂直分布和辐射效应。结果表明:两个地区都存在着大量混合相云,北冰洋地区的混合相云主要出现在春末冬初,而青藏高原地区的混合相云主要出现在夏季;混合相云诱发的地表云辐射使得北极地区在冷季呈现出强烈的增暖效应,而青藏高原在暖季呈现出强烈的降温效应(图1)。逆温层的存在使得北极地区混合相云及其水凝物和辐射加热(冷却)层主要位于近地层;而青藏高原没有逆温层的存在,因此该地区混合相云造成的大气加热廓线呈现出较强的垂直对比和季节差异(图2)。

  上述成果近期发表于Climate Dynamics,得到中国科学院战略性先导科技专项“地球大数据工程专项”(XDA19070404)和国家自然科学基金(41875130)的资助。

  论文信息:

  Yan, Y., Liu, X., Liu, Y. et al. Comparison of mixed-phase clouds over the Arctic and the Tibetan Plateau: seasonality and vertical structure of cloud radiative effects. Clim Dyn 54, 4811–4822 (2020).

  论文链接:https://doi.org/10.1007/s00382-020-05257-8

 

图1. 青藏高原(TP)、北冰洋(Arctic Sea)和格陵兰岛(Greenland)地区混合相云对地气系统(TOA)、地表(BOA)和大气系统(TOA-BOA)造成的短波(SW)、长波(LW)和净辐射(SW+LW)效应的气候态月平均分布。

 

图2. 北冰洋(a-c)和青藏高原(d-f)地区混合相云造成的各垂直高度处大气短波(SW)、长波(LW)和净辐射(SW+LW)效应的气候态季节分布。 

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