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
This paper documents a study to examine the sensitivity to cloud droplet effective radius and liquid water path and the alleviation the energy imbalance at the top of the atmosphere and at the surface in the latest ve...This paper documents a study to examine the sensitivity to cloud droplet effective radius and liquid water path and the alleviation the energy imbalance at the top of the atmosphere and at the surface in the latest version of the Grid-point Atmospheric Model of the State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP） （GAMIL1.1.0）. Considerable negative biases in all flux components, and thus an energy imbalance, are found in GAMIL1.1.0. In order to alleviate the energy imbalance, two modifications, namely an increase in cloud droplet effective radius and a decrease in cloud liquid water path, have been made to the cloud properties used in GAMIL. With the increased cloud droplet effective radius, the single scattering albedo of clouds is reduced, and thus the reflection of solar radiation into space by clouds is reduced and the net solar radiation flux at the top of the atmosphere is increased. With the reduced cloud optical depth, the net surface shortwave radiation flux is increased, causing a net warming over the land surface. This results in an increase in both sensible and latent heat fluxes over the land regions, which is largely balanced by the increased terrestrial radiation fluxes. Consequently, the energy balance at the top of atmosphere and at the surface is achieved with energy flux components consistent with available satellite observations.展开更多
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。
基金This work was jointly supported by the 973 Project(Grant No.2005CB321703)the National Natural Science Foundation of China(Grant No.40221503)the Chinese Academy of Sciences International Partnership Creative Group entitled"The Climate System Model Development and Application Studies".
文摘This paper documents a study to examine the sensitivity to cloud droplet effective radius and liquid water path and the alleviation the energy imbalance at the top of the atmosphere and at the surface in the latest version of the Grid-point Atmospheric Model of the State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP） （GAMIL1.1.0）. Considerable negative biases in all flux components, and thus an energy imbalance, are found in GAMIL1.1.0. In order to alleviate the energy imbalance, two modifications, namely an increase in cloud droplet effective radius and a decrease in cloud liquid water path, have been made to the cloud properties used in GAMIL. With the increased cloud droplet effective radius, the single scattering albedo of clouds is reduced, and thus the reflection of solar radiation into space by clouds is reduced and the net solar radiation flux at the top of the atmosphere is increased. With the reduced cloud optical depth, the net surface shortwave radiation flux is increased, causing a net warming over the land surface. This results in an increase in both sensible and latent heat fluxes over the land regions, which is largely balanced by the increased terrestrial radiation fluxes. Consequently, the energy balance at the top of atmosphere and at the surface is achieved with energy flux components consistent with available satellite observations.
