【摘要】：多層云系普遍存在于大氣中,其空間分布和垂直結(jié)構(gòu)的變化影響著全球地氣系統(tǒng)輻射收支平衡,進(jìn)而影響著大氣環(huán)流活動。為了深入地了解我國上空多層云系的空間分布及其垂直結(jié)構(gòu)特征,本論文利用2007～2010年夏季(5～8月)星載云廓線雷達(dá)(Cloud Profile Radar,CPR)探測結(jié)果,研究了青藏高原和中國東部地區(qū)上空單層、雙層和三層云系的空間分布、云系各層云的云類組成及其垂直結(jié)構(gòu)和云系各層云的微物理參數(shù)垂直分布特征。還結(jié)合ECMWF再分析資料對晴空、單層云系和多層云系形成所需的氣象要素場和大氣環(huán)流背景場進(jìn)行了分析,主要得到以下結(jié)論:(1)云系水平和垂直分布特征CPR探測的北半球上空總云量約為50%,陸面總云量小于洋面的。云量高值區(qū)出現(xiàn)在夏季水汽充足且對流旺盛的熱帶輻合帶、夏季風(fēng)區(qū)和青藏高原等區(qū)域上空。對于本論文關(guān)注的研究區(qū)域而言,高原和中國東部上空總云量分別為67.4%和53.47%。高原上空單層云系云量最高,接近60%,雙層和三層云系云量分別為9.81%和0.44%。通過分析云量的水平分布發(fā)現(xiàn),高原總云量和多層云系云量均由東南向西北方向遞減;從云系垂直分布來看,高原各云系集中分布在4～10km高度,云頻次峰值位于7.5km高度。中國東部上空單層云系云量為41.53%,雙層和三層云系云量分別為10.41%和1.4%,它們大度分布在2～12km范圍內(nèi)。(2)云系各層云的垂直結(jié)構(gòu)特征中國東部上空單層云系云層的云頂和云底高度與高原上空相近,多層云系各層云的云頂和云底高度則低于高原上空的。對于云層厚度而言,云層數(shù)越多,相應(yīng)的云系云層越薄,多層云系的上層云厚于下層云。高原單層云系云層通常為7km高度以下厚度不超過2km的層積云(Sc)、7km高度以上不厚于3km的高層云(As)或厚度可達(dá)10km的雨層云(Ns);多層云系的上層云大多為分布在11km高度以上和以下的卷云(Cirrus)和高層云(As),兩者在云層中的占比相近。中國東部單層云系云層通常為7km高度以上的Cirrus或厚度達(dá)17.5km的深對流云;多層云系上層云中占主導(dǎo)的是分布在8km高度以上的Cirrus,它在云層中的占比超過70%。兩個地區(qū)上空三層云系中層云通常為As和Ac,它們在高原和中國東部上空分別分布在10km和7km高度之上和之下;對于多層云系的下層云而言,兩個地區(qū)云層均由高積云(Ac)和層積云(Sc)占主導(dǎo),且高原此云層中Sc的占比大于中國東部的。此外,隨著云系云層數(shù)的增加,相應(yīng)云系中各層云的CPR回波強(qiáng)度減弱,在多層云系中,下層云的CPR回波強(qiáng)度大于上層云的。對比分析區(qū)域差異發(fā)現(xiàn),直接受下墊面影響的單層云系云層和多層云系下層云的CPR回波反射率因子的CFAD分布存在顯著的區(qū)域差異。(3)云系微物理參數(shù)特征通過分析云系各層云的冰水路徑和液水路徑分布特征發(fā)現(xiàn),云層越厚,冰水路徑和液水路徑越大,在多層云系中,上層云的冰水路徑大于下層云的,而上層云的液水路徑則小于下層云的。通過對比區(qū)域差異發(fā)現(xiàn),高原不同云系各層云的液水路徑均小于中國東部的,在多層云系中,上層云液水路徑的區(qū)域差異顯著大于下層云的,高原三層云系上層云中基本無液態(tài)粒子出現(xiàn)。此外,云系各層云中冰粒子和液態(tài)粒子各物理參數(shù)值(云水含量、粒子有效半徑和粒子數(shù)濃度)均隨著云系云層數(shù)的增加而減小,中國東部各層云中各冰粒子物理參數(shù)大于高原的,而液態(tài)粒子物理參數(shù)則相反。(4)云系背景大氣特征高原上空多層云系多在上層低溫、下層高溫的高壓濕潤環(huán)境中形成;中國東部多層云系則更易在近地面和高空高溫但中層低溫、低層低壓且高層高壓的濕潤環(huán)境中形成。且高原和中國東部上空的強(qiáng)上升氣流、低層輻合配置高層輻散的環(huán)流形勢更有利于多層云系的形成。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P426.5
【圖文】：

構(gòu)的衛(wèi)星（如圖邋２．１邋所示）。ＣｌｏｕｄＳａｔ邋與邋ＣＡＬＩＰＳＯ、Ａｑｕａ、ＰＡＲＡＳＯＬ邋和邋Ａｕｒａ逡逑四顆衛(wèi)星共同組成Ａ－Ｔｒａｉｎ衛(wèi)星群，它們在赤道上空經(jīng)過的時間約為正午１：３０或逡逑午夜１：３０邋（如圖２．２所示），繞地球掃描一周的時間約９９分鐘。其搭載的ＣＰＲ逡逑雷達(dá)有效載荷為９４ＧＨｚ邋（波長約３ｍｍ），可探測的最小反射率為－２９ｄＢＺ，采樣點(diǎn)逡逑時間和距離間隔分別為０．１６ｓ和１．１ｋｍ，每條軌道長約４００２２ｋｍ，有約３７０８１個逡逑星下點(diǎn)。每個星下點(diǎn)波束沿軌和跨軌分辨率分別為１．７ｋｍ和１．４ｋｍ，垂直分辨率逡逑為邋５００ｍ。（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ邋ｅｔａｌ．，２００２）逡逑ＣｌｏｕｄＳａｔ邋官網(wǎng)（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｕｄｓａｔ．ｃｉｒａ．ｃｏｌｏｓｔａｔｅ．ｅｄｕ／ｄａｔａ－ｐｒｏｄｕｃｔｓ）主要提供標(biāo)準(zhǔn)逡逑數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)兩類產(chǎn)品。其中，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品分為ＣＰＲ直接探測所得的Ｌｅｖｅｌ逡逑１數(shù)據(jù)產(chǎn)品和由Ｌｅｖｅｌ邋１產(chǎn)品與其他衛(wèi)星產(chǎn)品反演得到的Ｌｅｖｅｌ邋２數(shù)據(jù)產(chǎn)品兩種，逡逑包括邋ＩＢ－ＣＰＲ、２Ｂ－ＣＬＤＣＬＡＳＳ、２Ｂ－ＣＬＤＣＬＡＳＳ－ＬＩＤＡＲ、２Ｂ－ＣＷＣ－ＲＯ、逡逑２Ｂ－ＣＷＣ－ＲＶ０Ｄ、２Ｂ－ＦＬＸＨＲ、２Ｂ－ＦＬＸＨＲ－ＬＩＤＡＲ、２Ｂ－ＧＥ０ＰＲ０Ｆ、２Ｂ－ＴＡＵ邋和逡逑２Ｂ－ＧＥ０ＰＲ０Ｆ－ＬＩＤＡＲ；輔助產(chǎn)品主要為歐洲中心中尺度天氣預(yù)報(bào)輔助產(chǎn)品逡逑ＥＣＭＷＦ－ＡＵＸ和ＭＯＤＩＳ輔助產(chǎn)品ＭＯＤＩＳ－ＡＵＸ兩種。產(chǎn)品均以ＨＤＦ格式存放，逡逑每個文件約有３７０８１條廓線數(shù)據(jù)

做大范圍物理參數(shù)水平分布圖時，本研究參考了傅云飛等（２００８）的格點(diǎn)化方案逡逑將逐軌資料處理到２°邋（經(jīng)度）＞＜２°邋（煒度）格點(diǎn)上。夏季ＣＰＲ在北半球探測廓線逡逑總樣本數(shù)分布如圖２．４所示，可見在２°邋（經(jīng)度）ｘ２°邋（緯度）格點(diǎn)中ＣＰＲ探測的逡逑廓線樣本數(shù)超過１００００，在此分辨率下的統(tǒng)計(jì)結(jié)果具有可靠性。逡逑０邐６０Ｅ邐１２０Ｅ邐１８０邐１２０Ｗ邐６０Ｗ邐０逡逑■■■■■■■逡逑１００００邐１３０００邐１６０００邐１９０００邐２２０００逡逑圖２．４邋２００７？２０１０年北半球夏季（５￣８月）ＣＰＲ探測總廓線數(shù)水平分布逡逑為了分析云系的水平分布特征，本研宄采用Ｍａｃｅ邋ｅｔａｌ．邋（２００７）的云量（Ｆ）逡逑統(tǒng)計(jì)方法，即利用研宄時間段內(nèi)在分辨率為２°邋（經(jīng)度）＞＜２°邋（緯度）格點(diǎn)內(nèi)統(tǒng)計(jì)逡逑得到的ＣＰＲ探測總廓線數(shù)ＮｔＣ）ｔａｌ和相應(yīng)格點(diǎn)內(nèi)ＣＰＲ探測到的有云廓線數(shù)Ｎｄ（）Ｕ（＾逡逑算得到的，計(jì)算方法如下：逡逑Ｆ邋＝邋！＾ｌ0＾ｘ邋１００0／0邐（２．１）逡逑＂ｔｏｔａｌ逡逑１１逡逑

邐１２５．７５Ｅ邐１２５．９６Ｅ逡逑圖２．３２００７年６月１日０５８１５軌道５°Ｎ？８°Ｎ段的（ａ）云類剖面分布（填色圖為云類分布，逡逑黑點(diǎn)為云層云頂所在高度）和（ｂ）對應(yīng)云層數(shù)分布逡逑２．邋３．邋２統(tǒng)計(jì)方法逡逑本研宄將北半球（０°￣８０°Ｎ）和青藏高原（３０°Ｎ？３５°Ｎ，８０°Ｅ￣１００°Ｅ）及其逡逑同緯度的中國東部地區(qū)（３０°Ｎ？３５°Ｎ，邋１１０°Ｅ￣１３０°Ｅ）選定為主要研[偳頡Ｔ阱義獻(xiàn)齟蠓段錮聿問椒植紀(jì)際�，本研究参縿q翟品傻齲ǎ玻埃埃福┑母竦慊槳稿義轄鴯熳柿洗淼劍

本文編號：2805405