中國西北干旱半干旱區(qū)沙塵氣溶膠對云特性的影響及云的輻射強迫效應(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迫機制的復(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)可以彌補觀測資料的不足，而要定量地研究這些問題就需要依賴于從衛(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觀測值，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2001年西北干旱半干旱區(qū)

3、各個月的云特性參量進行了比較，并用4月的云特性參量與同期長江三角洲地區(qū)的情況進行比較，分析了該區(qū)域4月全月平均、有沙塵天和無沙塵天三種情況云特性參量的變化；運用Streamer輻射傳輸模式，研究了蘭州地區(qū)云輻射強迫的季節(jié)變化特征，以及由于云的輻射強迫引起的溫度變化。 以上工作為利用CERES資料進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，及其對氣候系統(tǒng)的影響積累了一些經(jīng)驗和進行了有益的探索。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月中相對比較小。(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，無沙塵天的值最

5、小。這些說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．通過輻射傳輸模式Streamer，計算蘭州地區(qū)4月大氣層各個高度云的輻射強迫值。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，其各個高度的值在-115W/m<'2>到-137W/m<'2>之間；無沙塵天的作用最強，各個高度的值分

6、別在-177W/m<'2>到-193W/m<'2>之間?？梢娪捎谏硥m氣溶膠的存在，云的輻射強迫被減弱，抑制了云的冷卻作用。 3．通過輻射傳輸模式Streamer，參照中緯度冬季和夏季標(biāo)準(zhǔn)廓線，計算蘭州地區(qū)各個季節(jié)云的輻射強迫值。云的凈輻射強迫值在各個季節(jié)都是負(fù)值，夏季的輻射強迫作用最強，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。云的輻射強迫引起的溫度的變化，無論是短波加熱率還是長波冷卻率，都是夏季的變化