中國(guó)西北干旱半干旱區(qū)沙塵氣溶膠對(duì)云特性的影響及云的輻射強(qiáng)迫效應(yīng).pdf

1、氣候系統(tǒng)是極其復(fù)雜的多圈層系統(tǒng)，影響氣候變化的因子多種多樣。由于云和氣溶膠輻射強(qiáng)迫機(jī)制的復(fù)雜性和有關(guān)它們的物理光學(xué)特性的系統(tǒng)資料的缺乏，使得云和氣溶膠成為諸多影響氣候的因子中兩個(gè)非常重要卻最不確定的因子。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)可以彌補(bǔ)觀測(cè)資料的不足，而要定量地研究這些問(wèn)題就需要依賴(lài)于從衛(wèi)星遙感資料中準(zhǔn)確反演出的云的特性參量?！霸婆c地球輻射能量系統(tǒng)(CERES)”是地球觀測(cè)系統(tǒng)(EOS)的重要組成部分之一，提供了地球表面和大氣層頂輻亮度、地表反

2、射率和輻射通量的瞬時(shí)觀測(cè)值，以及衛(wèi)星掃描范圍內(nèi)晴空參數(shù)和云參量。本文利用最新發(fā)布的 CERES SSF Terra MODIS Edttion 2B 高光譜和高空間分辨率資料，該資料引進(jìn)了新的角分布模式，使得云特性和輻射參量數(shù)據(jù)具有較高的精度。反演了2001年我國(guó)西北干旱半干旱區(qū)的云量、水云粒子的有效半徑(r<,e>)、冰云粒子的有效直徑(D<,e>)、光學(xué)厚度(τ)和云水路徑(WP)等云特性參量。 對(duì)2001年西北干旱半干旱區(qū)

3、各個(gè)月的云特性參量進(jìn)行了比較，并用4月的云特性參量與同期長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的情況進(jìn)行比較，分析了該區(qū)域4月全月平均、有沙塵天和無(wú)沙塵天三種情況云特性參量的變化；運(yùn)用Streamer輻射傳輸模式，研究了蘭州地區(qū)云輻射強(qiáng)迫的季節(jié)變化特征，以及由于云的輻射強(qiáng)迫引起的溫度變化。 以上工作為利用CERES資料進(jìn)一步研究西北干旱半干旱區(qū)沙塵氣溶膠和云的相互作用，及其對(duì)氣候系統(tǒng)的影響積累了一些經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)行了有益的探索。主要研究結(jié)果如下： 1

4、．云特性參量的比較結(jié)果表明，(1)西北干旱半干旱區(qū)2001年4月份的云特性參量包括云粒子尺寸，云水路徑和光學(xué)厚度等的值在全年各個(gè)月中相對(duì)比較小。(2)西北干旱半干旱區(qū)2001年4月份云粒子尺寸、云水路徑和光學(xué)厚度等云特性參量值小于同期長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的值。(3)西北干旱半干旱區(qū)4月情況下，沙塵天云粒子尺寸，云水路徑和光學(xué)厚度的值都是最小的，而無(wú)沙塵天的這些云特性參量都是最大的，全月平均的值居中。云的有效溫度在沙塵天的值最大，無(wú)沙塵天的值最

5、小。這些說(shuō)明由于沙塵氣溶膠粒子的存在改變了云的微物理特性，使得云粒子尺寸，云水路徑和光學(xué)厚度等云特性參量減小，云的有效溫度增大。 2．通過(guò)輻射傳輸模式Streamer，計(jì)算蘭州地區(qū)4月大氣層各個(gè)高度云的輻射強(qiáng)迫值。有沙塵天的冷卻作用最弱，各高度的值在-92W/m<'2>到-115W/m<'2>之間變化；全月平均的冷卻作用次之，其各個(gè)高度的值在-115W/m<'2>到-137W/m<'2>之間；無(wú)沙塵天的作用最強(qiáng)，各個(gè)高度的值分

6、別在-177W/m<'2>到-193W/m<'2>之間?？梢?jiàn)由于沙塵氣溶膠的存在，云的輻射強(qiáng)迫被減弱，抑制了云的冷卻作用。 3．通過(guò)輻射傳輸模式Streamer，參照中緯度冬季和夏季標(biāo)準(zhǔn)廓線(xiàn)，計(jì)算蘭州地區(qū)各個(gè)季節(jié)云的輻射強(qiáng)迫值。云的凈輻射強(qiáng)迫值在各個(gè)季節(jié)都是負(fù)值，夏季的輻射強(qiáng)迫作用最強(qiáng)，春季的次之，秋季的再次，冬季的作用最弱，這種變化和云量的變化相一致。云的輻射強(qiáng)迫引起的溫度的變化，無(wú)論是短波加熱率還是長(zhǎng)波冷卻率，都是夏季的變化