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基于CloudSat资料的中国及周边地区云垂直结构分析

王帅辉  韩志刚  姚志刚  赵增亮  
【摘要】:云与地球大气环流之间的反馈作用对全球的天气和气候变化过程有着重要的影响,不同高度的云有着不同的辐射强迫作用,定量测量云垂直结构的地理分布和变化对研究全球气候变化有着重要的意义。本文利用2006年7月至2009年2月的CloudSat2B-GEOPROF-LIDAR产品资料,分析了中国及周边地区(0oN~60oN,70oE~140oE)的云垂直结构分布特征,并根据气候特征地域差异从该区域选出8个子区域,逐区统计了云垂直结构特征,并对比分析了各子区域云垂直结构特征的异同。研究结果表明,整个研究区域内61%的云为单层云,39%的云为多层云,其中77%的多层云为2层云;中国西北、北方以及青藏高原地区单层云出现频率较高,均在70%以上;中国西南和南方地区多层云出现频率较北方地区大10%左右;在印度洋季风区、中国南海以及西太平洋地区,多层云出现频率与单层云相差不多,各区域3层以上云均比较少,3%。无论冬、夏季,热带地区多层云出现频率均大于中纬度地区,副热带地区多层云出现频率季节差异较大,其中印度洋季风区多层云出现频率冬、夏季差异最大,夏季多于冬季,最大绝对差异可达60%。研究区域内,所有云的平均云顶、云底高度和云厚度分别为8.2km、5.4km和2.8km,多层云中各云层之间晴空的平均厚度为4.4km,其中2层云中晴空的厚度大于3层云中的厚度,且3层云中上层与中层之间晴空厚度小于中层与下层之间厚度。进一步对比各子区域的云垂直结构特征发现,所有云平均云顶高度、云底高度以及最上层的云顶高度在各高度上的出现频率分布因区域而异,但各区域云层厚度频率分布的差异较小,出现频率最高的云层厚度值均2km,且厚度越大出现频率越小;印度洋季风区、中国南海与西太平洋地区具有相似的云垂直结构特征。此外,热带地区所有云的平均云顶高度大于中纬度地区,且最上层云云顶高度的高值区与热带辐合带(ITCZ)的位置相对应,从冬季到夏季,由赤道向北移动;副热带地区云层平均厚度冬、夏季差异最大,夏季大于冬季,整个研究区域冬季较夏季有更多的薄高云。

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