基于CloudSat的东亚和南亚季风区降水云及非降水云特征研究

发布时间：2020-10-16 20:55

　　 云是影响地气系统能量平衡、大气环流及气候变化的重要因素,与降水机制和降水效率密切相关。基于降水云与非降水云可能存在的特征差异,它们对地气系统的影响也表现出不同。深入理解降水云与非降水云的特征及差异,对理解降水机制,改进气候模式具有重要意义。Cloud Sat作为首颗用主动毫米波雷达在全球范围内观测及研究云分布和垂直结构、辐射特性及降水信息的卫星,在对降水云的观测方面表现出了极大优势。基于此,我们利用多年Cloud Sat云产品及TRMM降水资料,分析了东亚和南亚季风区降水量季节性差异、降水云及非降水云的宏观特征(包括云层数、云厚、雨顶高度、冻结降水出现最大高度、云类型)、垂直结构(雷达反射率垂直分布)及非降水云微物理特性(包括云光学厚度、粒子有效半径、液水路径、冰水路径)。相关研究结论加深了我们对该地区降水云和非降水云特征的理解。主要结论如下:(1)东亚和南亚季风区降水及非降水云出现频率、云厚、云类型存在明显的季节差异。东亚季风区降水云与非降水云均以单层云为主,降水云出现频率随季节先降低后升高,南亚季风区降水云出现频率趋势与东亚相反,以单层云与双层云为主。东亚季风区降水云云厚季节较南亚季风区明显,夏季最厚,冬季最薄,但南亚季风区降水云云厚大于东亚;两季风区非降水云云厚基本集中在5km以下,与降水云相比云厚显著减小。深对流云和雨层云是两季风区降水云的主要类型,但东亚季风区降水云除夏季以深对流云为主外,其它季节雨层云占主导地位;南亚季风区则以深对流云为主;非降水云基本以高云(卷云)及中云(高层云/高积云)为主,深对流云与雨层云极少出现。(2)从雷达反射率垂直分布来看,降水云主要集中在8km以下,雷达反射率在-15~15d Bz,降水云中雷达反射率随高度的增加先增强后减弱,但南亚季风区粒子增长速度较快,粒子累积带也大于东亚季风区。东亚季风区春、秋、冬三季降水云垂直分布与降水雨层云类似,夏季则更近似于深对流云;南亚季风区降水云分布更近似于降水深对流云,降水云与降水雨层云季节变化没有东亚明显。非降水云雷达反射率较小,出现高度较高。(3)东亚和南亚季风区非降水云微物理特性存在较为明显的差异。东亚季风区非降水云光学厚度比南亚季风区整体偏大,年平均值偏大近50%,但两季风区均以光学厚度小于10的云为主,季节变化并不明显。与之相反的是,南亚季风区非降水云粒子有效半径、液水路径和冰水路径均显著大于东亚季风区,且拥有更多较大粒径的云滴,两季风区的非降水云分别在液水路径小于300g/m~2和冰水路径小于100g/m~2的区间内分布最多。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P426.6
【部分图文】：

区域及研究时段利用 2007 年 3 月至 2010 年 2 月 3 年的 CloudSat 和 TRMM 资亚季风区降水云及非降水云的宏微观物理特征及降水量的季节区和东亚季风区实际区域随季风转换会有很小程度的变化，但大。汪会等（2011）在研究亚洲季风区云季节变化时，将东亚5°N－45°N，105°E－140°E，本文将选取 25°N－40°NE 的区域作为东亚季风区（East Asian MonsoonAera，简写为 E2010）在研究南亚季风区云高度时将南亚季风区划分为 10°N105°E ，本文选取相同区域作为南亚季风区（South Asian写为 SMA）进行研究。东亚季风区大陆区域主要包括中国东部主要是日本海、黄海和东太平洋。南亚季风区大陆区主要包括和我国小部分西南地区（云南），水域主要是孟加拉湾和小部一来，两季风区总面积相当，且各区域水陆分布相当，具有非图 2.1。

3.1 东亚和南亚季风区降水时空差异由于东亚季风和南亚季风在季风爆发、水汽输送、动力结构和热力结构之间都存在着显著差异（黄荣辉等，2005；陈际龙等，2006；黄荣辉等，2008），受季风影响区域降水也存在明显差异。图 3.1 为东亚和南亚季风区降水量的季节分布。东亚季风区春季降水量高值中心出现在日本南部和日本西南方位，夏季向内陆延展，秋季雨带减弱并南退至东太平洋，冬季洋面及日本南部降水量仍然较大虽然夏季降水量较其它三季略大，但表现得不是十分突出。南亚季风区降水量季节差异显著，春季降水量高值中心主要集中在泰国沿海，夏季降水量显著增大在印度、缅甸、泰国西沿岸更为明显，秋季降水量较夏季迅速减小，冬季降水量极少。夏季降水量的分布特征与吴学柯（2013）研究中季风爆发期间深对流系统的分布有一定对应关系，夏静雯等（2016）研究也表明南亚季风区对流活动受季风推进的影响显著，这可能导致主要降水云类型存在差异从而影响降水强度。

兰州大学硕士学位论文 基于 CloudSat 的东亚和南亚季风区降水云及非降水云特征研究从降水云或对流性降水云出现频率的趋势来看，都与图 3.1 中南亚季风区降水量季节变化很好地吻合，夏（冬）季风的来临，降水云和对流性降水云出现频率会随之变大（小），同时带来更多（少）的降水。在春、冬两季，东亚季风区的降水云出现频率明显高于南亚季风区，夏季反之。虽然南亚季风区降水云自秋季衰退迅速，但是对流性降水云仍然占有较大的比重。东亚季风区降水云出现频率（0.91%）大于南亚季风区（0.66%），对流性降水云出现频率（0.37%）及比重（41.6%）小于南亚季风区（分别为 0.40%，57.6%）。
【参考文献】

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本文编号：2843765