科研进展

RS: 北极与青藏高原上空云微物理对云辐射效应垂直结构的影响

  青藏高原(TP)和北极地区都是寒冷、脆弱的地区,对全球变暖十分敏感。然而,两个地区的云辐射效应(CRE)有何异同呢?两个地区云微物理分布对CRE的垂直结构又有何影响呢?

  近期,上海师范大学燕亚菲博士和中科院大气物理研究所刘屹岷研究员、王晓聪研究员联合中山大学刘肖林博士采用CloudSat/CALIPSO卫星资料,通过资料分析和快速辐射传输模式(RRTM)计算揭示了两个地区云微物理垂直结构的异同及其对CRE垂直结构的影响。结果表明:(1)TP上空云中粒子数浓度多于北极上空,且TP上空的液态水更容易以过冷水形式存在,使得大气中的短波和长波CRE以及净CRE在TP地区更强(图1);(2)云冰主导着对流层中高层大气CRE的垂直结构,而液态云水和混合相云水则主导着对流层下层CRE的垂直结构(图2、3);(3)在短波(长波)CRE垂直结构中,液态云水和混合相云水(尤其是其中的液态水部分)在近地面的冷却(加热)层上方造成一个很强的加热(冷却)薄层(图2、3)。

  该研究已被刊登在《Remote Sensing》。

  该研究受MOST project(2018YFC1505706),上海市青年科技英才扬帆计划(20YF1434900),国家自然科学基金(91937302)和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XDB40030204)的联合资助。

  论文信息:Yan, Y.; Liu, Y.*; Liu, X.; Wang, X. Effects of Cloud Microphysics on the Vertical Structures of Cloud Radiative Effects over the Tibetan Plateau and the Arctic. Remote Sens. 2021, 13, 2651. https://doi.org/10.3390/rs13142651

图1 北极地区CRE垂直结构的季节变化(左列),夏季(中列)和冬季(右列)青藏高原(红线)与北极地区(蓝线)CRE垂直结构的对比。其中:a-c为短波CRE,d-f为长波CRE,g-i为净CRE。

图2 RRTM模式计算的青藏高原和北极地区垂直大气柱中(a, g)存在固态水或者液态水、(b, h)仅存在固态水、(c, i)仅存在液态水、(d, j)仅存在固液混合态水、(e, k)仅存在固液混合态中的固态水、(f, l)仅存在固液混合态中的液态水时短波CRE垂直结构的逐候分布。正值代表加热效应,负值代表冷却效应。

图3 RRTM模式计算的青藏高原和北极地区垂直大气柱中(a, g)存在固态水或者液态水、(b, h)仅存在固态水、(c, i)仅存在液态水、(d, j)仅存在固液混合态水、(e, k)仅存在固液混合态中的固态水、(f, l)仅存在固液混合态中的液态水时长波CRE垂直结构的逐候分布。正值代表加热效应,负值代表冷却效应。

附件下载: