气溶胶垂直分布及对云相的影响
这是一篇关于过冷水云,气象参数,气溶胶,垂直分布,温度层的论文, 主要内容为气溶胶的垂直分布特征可以通过影响不同温度层的云相态来进一步影响地球的辐射收支和全球水循环系统。基于主动卫星观测来研究气溶胶对云相的影响,和评估再分析资料中气溶胶垂直分布特征的准确性具有独特的优势,这对减小气候模式中云-气溶胶相互作用的不确定性而言具有重要的科学意义。基于上述考虑,本论文首先基于CALIPSO气溶胶层产品和VFM产品研究了不同温度层上沙尘气溶胶的水平分布、垂直分布及其长期变化特征,并评估了相同时间范围内的MERRA-2气溶胶再分析资料中的沙尘气溶胶混合比垂直分布的区域适用性。然后,本文基于CALIPSO-GOCCP的云相垂直分布数据集、CALIPSO气溶胶层产品和ERA-Interim再分析资料提供的气象参数,研究了全球尺度下不同气溶胶类型和大气动力参数对过冷水云分数的影响。统计结果表明:(1)在气溶胶发生频率以及AOD的垂直分布方面,我们的统计结果表明随着温度层温度的降低,气溶胶的发生频率以及AOD都在减小,赤道高纬地区的纬向气溶胶极值带逐渐分化为两条气溶胶带,并向两极移动。0℃10℃这一温度层出现沙尘和烟尘纬向传输带,随着温度降低,烟尘带范围逐渐增大,并在-20℃-10℃这一温度层达到最大。(2)基于CALIPSO星载激光雷达评估MERRA-2再分析资料,我们发现在不同的区域和季节存在不一致性。例如,在海洋上,尤其是在大西洋地区,使用发生频率、DCB和MC都能够很好的代表该地区的沙尘气溶胶的垂直分布,而其他地区则不然。CALIPSO层产品数据能够在太平洋地区的春季-60℃温度层上探测到沙尘,而MERRA-2再分析资料最高探测到-30℃温度层上的沙尘。(3)关于沙尘气溶胶的长期变化,我们所选取的五个区域,除了中国西北地区的沙尘发生频率在2013年有很明显的下降以外,其他四个地区的沙尘多年来没有一个特别明显的变化。尤其是撒哈拉沙漠地区,在各个季节都稳定的提供了大量的沙尘,其多年来发生频率一直很大。海洋上如大西洋地区,沙尘气溶胶的发生频率、DCB以及MC在各个温度层上的季节长期变化较为一致。(4)过冷水云分数在不同温度层上的区域和长期变化不仅仅依赖于气溶胶发生频率及其类型,也和气象参数密切相关。研究结果表明,气象参数与过冷水云分数之间的统计关系并不稳定,会随着不同地区而变化。过冷水云分数与垂直速度和相对湿度之间的明显的负相关性表明垂直速度和相对湿度越大,过冷水云分数越小。(5)静力稳定度、地表温度和水平风速对过冷水云分数的影响比垂直速度和相对湿度的复杂。它们与过冷水云分数的时间相关性取决于纬度或地表类型。通过分析不同气溶胶类型下的空间相关性,我们发现过冷水云分数与垂直速度(或地表温度)之间也存在负相关,而过冷水云分数与U风之间存在正相关。
气溶胶垂直分布及对云相的影响
这是一篇关于过冷水云,气象参数,气溶胶,垂直分布,温度层的论文, 主要内容为气溶胶的垂直分布特征可以通过影响不同温度层的云相态来进一步影响地球的辐射收支和全球水循环系统。基于主动卫星观测来研究气溶胶对云相的影响,和评估再分析资料中气溶胶垂直分布特征的准确性具有独特的优势,这对减小气候模式中云-气溶胶相互作用的不确定性而言具有重要的科学意义。基于上述考虑,本论文首先基于CALIPSO气溶胶层产品和VFM产品研究了不同温度层上沙尘气溶胶的水平分布、垂直分布及其长期变化特征,并评估了相同时间范围内的MERRA-2气溶胶再分析资料中的沙尘气溶胶混合比垂直分布的区域适用性。然后,本文基于CALIPSO-GOCCP的云相垂直分布数据集、CALIPSO气溶胶层产品和ERA-Interim再分析资料提供的气象参数,研究了全球尺度下不同气溶胶类型和大气动力参数对过冷水云分数的影响。统计结果表明:(1)在气溶胶发生频率以及AOD的垂直分布方面,我们的统计结果表明随着温度层温度的降低,气溶胶的发生频率以及AOD都在减小,赤道高纬地区的纬向气溶胶极值带逐渐分化为两条气溶胶带,并向两极移动。0℃10℃这一温度层出现沙尘和烟尘纬向传输带,随着温度降低,烟尘带范围逐渐增大,并在-20℃-10℃这一温度层达到最大。(2)基于CALIPSO星载激光雷达评估MERRA-2再分析资料,我们发现在不同的区域和季节存在不一致性。例如,在海洋上,尤其是在大西洋地区,使用发生频率、DCB和MC都能够很好的代表该地区的沙尘气溶胶的垂直分布,而其他地区则不然。CALIPSO层产品数据能够在太平洋地区的春季-60℃温度层上探测到沙尘,而MERRA-2再分析资料最高探测到-30℃温度层上的沙尘。(3)关于沙尘气溶胶的长期变化,我们所选取的五个区域,除了中国西北地区的沙尘发生频率在2013年有很明显的下降以外,其他四个地区的沙尘多年来没有一个特别明显的变化。尤其是撒哈拉沙漠地区,在各个季节都稳定的提供了大量的沙尘,其多年来发生频率一直很大。海洋上如大西洋地区,沙尘气溶胶的发生频率、DCB以及MC在各个温度层上的季节长期变化较为一致。(4)过冷水云分数在不同温度层上的区域和长期变化不仅仅依赖于气溶胶发生频率及其类型,也和气象参数密切相关。研究结果表明,气象参数与过冷水云分数之间的统计关系并不稳定,会随着不同地区而变化。过冷水云分数与垂直速度和相对湿度之间的明显的负相关性表明垂直速度和相对湿度越大,过冷水云分数越小。(5)静力稳定度、地表温度和水平风速对过冷水云分数的影响比垂直速度和相对湿度的复杂。它们与过冷水云分数的时间相关性取决于纬度或地表类型。通过分析不同气溶胶类型下的空间相关性,我们发现过冷水云分数与垂直速度(或地表温度)之间也存在负相关,而过冷水云分数与U风之间存在正相关。
云卫星在降水云研究中的应用
这是一篇关于CloudSat卫星,人工增水潜力云,微物理属性,垂直分布的论文, 主要内容为人工增水作业是开发利用空中水以缓解水资源短缺的途径之一。同时,对于严重威胁人体健康的重度灰霾和城市热岛效应加剧导致的城市极端高温等大气环境灾害,人工增水作业也不失为危急情况下的有效应急干预措施。为了科学地开展人工增水作业,减少人力物力投入的盲目性,本文首先利用CloudSat卫星资料对新疆地区人工增水潜力云—层云与层积云的微物理属性垂直分布特征进行了研究,然后通过分析北疆大雪—特大暴雪和暴雨过程,揭示了降水过程中云微物理属性的垂直分布规律,并探讨了降雨云微物理属性与降雨量的关系,对比分析了降雨云与降雪云的异同点,以期深入认识云和降水物理机制,为有针对性设计人工增水播云方案和强降水预报预警提供新的科学观测事实和理论依据。研究结果表明： 层云所在的高度比层积云高,层云中冰云分布在1.0-11.0km,水云分布在0-9.0km,而层积云中的冰云和水云均分布在0-9.0km。层积云粒子等效半径、数浓度及水含量均大于层云,从这方面看,层积云更适合作人工增水对象。层云与层积云在春、夏、秋三个季节出现较多,冬季相对出现少,特别是层积云更是少见。层云上部云粒子等效半径、数浓度及液态水含量夏季大于其他季节。 降雪过程中云类型以深对流云和层状云为主。冰粒子等效半径(IER)在垂直高度上呈明显的分层现象,随云层高度的增加呈变小趋势,低值段粒子(IER<50μm)分布在整个云层,云层上部分布较多,而高值段粒子(IER≥100pm)则分布在云层下部2.0-5.0km,中值段粒子(50μm≤IER<100pm)最多,占总冰粒子的48.8-74.9%；对高度层进行平均后发现,冰粒子数浓度在云层中下部随云层高度的增加快速增大,达到一定高度后,趋于稳定值。云层底部几乎仅出现粒子数浓度小于50L-1的冰粒子,而高值主要分布在云层中上部；冰水含量在垂直高度上主要呈单峰分布,大值出现在4.0-6.0km。 强降雨过程中云类型以深对流云、积云和层状云为主,冰云分布在2.0-11.0km,水云在6.0km以下。冰粒子等效半径(IER)在垂直高度上存在明显分层现象,随云层高度的增加呈变小趋势,高值段粒子(IER≥150μm)占总冰粒子的18.1%,集中分布在2.0-4.0km。85.6%的中值段粒子(50μm≤IER<100μm)分布在2.0-6.0kmm。而低值段粒子(IER<50μm)占总冰粒子的26.9%,分布在整个云层,且分布比例随云层高度的增加而增加。水云分布在6.0km以下,水云粒子等效半径高值出现在云层中部,峰值出现在3.0km处,云层顶部和底部是水云粒子等效半径低值区。等效半径小于5μm的水云粒子占总水云粒子的71.2%,分布在整个云层,且在3.0-4.0km分布最多。粒子等效半径大于20μm的水云粒子仅占总水云粒子的1.3%,集中分布于水云层中部2.0-5.0kmm；冰粒子数浓度随云层高度的增加呈增大趋势。水云粒子数浓度在垂直高度上存在明显的分层现象,云层越低,水云粒子数浓度越高。数浓度小于20cm-3的水云粒子占总水云粒子的25.3%,且出现频率随高度的增加而增加,大于60cm-3的占12.3%,主要分布在2.0-5.0km,在云层中下部分布较多；冰水含量在垂直高度上呈近似正态分布,高值分布在云层中部6.0-7.0km,且正在降雨地区的云冰水含量和冰水柱含量大于非降雨地区。而液态水含量随云层高度的增加呈减小趋势,冰水含量大于等于500.0mg/m3的粒子仅占0.1%,集中分布在2.0-3.0km。 降雨云与降雪云微物理属性的垂直分布规律略有不同,但总体来说,云中冰粒子等效半径随云层高度的增加而减小,云层下部降雪云冰粒子等效半径变化幅度较降雨云大；云中冰粒子数浓度在云层中下部随高度的增加而快速增大,达到一定高度后,增长趋缓,降雨云中冰粒子数浓度在云层顶部略有减小；云冰水含量在垂直高度上有单峰和双峰两种分布形式,降雨云以单峰为主,降雪云中两种形式均有,峰值均出现在云层中下部。
云卫星在降水云研究中的应用
这是一篇关于CloudSat卫星,人工增水潜力云,微物理属性,垂直分布的论文, 主要内容为人工增水作业是开发利用空中水以缓解水资源短缺的途径之一。同时,对于严重威胁人体健康的重度灰霾和城市热岛效应加剧导致的城市极端高温等大气环境灾害,人工增水作业也不失为危急情况下的有效应急干预措施。为了科学地开展人工增水作业,减少人力物力投入的盲目性,本文首先利用CloudSat卫星资料对新疆地区人工增水潜力云—层云与层积云的微物理属性垂直分布特征进行了研究,然后通过分析北疆大雪—特大暴雪和暴雨过程,揭示了降水过程中云微物理属性的垂直分布规律,并探讨了降雨云微物理属性与降雨量的关系,对比分析了降雨云与降雪云的异同点,以期深入认识云和降水物理机制,为有针对性设计人工增水播云方案和强降水预报预警提供新的科学观测事实和理论依据。研究结果表明： 层云所在的高度比层积云高,层云中冰云分布在1.0-11.0km,水云分布在0-9.0km,而层积云中的冰云和水云均分布在0-9.0km。层积云粒子等效半径、数浓度及水含量均大于层云,从这方面看,层积云更适合作人工增水对象。层云与层积云在春、夏、秋三个季节出现较多,冬季相对出现少,特别是层积云更是少见。层云上部云粒子等效半径、数浓度及液态水含量夏季大于其他季节。 降雪过程中云类型以深对流云和层状云为主。冰粒子等效半径(IER)在垂直高度上呈明显的分层现象,随云层高度的增加呈变小趋势,低值段粒子(IER<50μm)分布在整个云层,云层上部分布较多,而高值段粒子(IER≥100pm)则分布在云层下部2.0-5.0km,中值段粒子(50μm≤IER<100pm)最多,占总冰粒子的48.8-74.9%；对高度层进行平均后发现,冰粒子数浓度在云层中下部随云层高度的增加快速增大,达到一定高度后,趋于稳定值。云层底部几乎仅出现粒子数浓度小于50L-1的冰粒子,而高值主要分布在云层中上部；冰水含量在垂直高度上主要呈单峰分布,大值出现在4.0-6.0km。 强降雨过程中云类型以深对流云、积云和层状云为主,冰云分布在2.0-11.0km,水云在6.0km以下。冰粒子等效半径(IER)在垂直高度上存在明显分层现象,随云层高度的增加呈变小趋势,高值段粒子(IER≥150μm)占总冰粒子的18.1%,集中分布在2.0-4.0km。85.6%的中值段粒子(50μm≤IER<100μm)分布在2.0-6.0kmm。而低值段粒子(IER<50μm)占总冰粒子的26.9%,分布在整个云层,且分布比例随云层高度的增加而增加。水云分布在6.0km以下,水云粒子等效半径高值出现在云层中部,峰值出现在3.0km处,云层顶部和底部是水云粒子等效半径低值区。等效半径小于5μm的水云粒子占总水云粒子的71.2%,分布在整个云层,且在3.0-4.0km分布最多。粒子等效半径大于20μm的水云粒子仅占总水云粒子的1.3%,集中分布于水云层中部2.0-5.0kmm；冰粒子数浓度随云层高度的增加呈增大趋势。水云粒子数浓度在垂直高度上存在明显的分层现象,云层越低,水云粒子数浓度越高。数浓度小于20cm-3的水云粒子占总水云粒子的25.3%,且出现频率随高度的增加而增加,大于60cm-3的占12.3%,主要分布在2.0-5.0km,在云层中下部分布较多；冰水含量在垂直高度上呈近似正态分布,高值分布在云层中部6.0-7.0km,且正在降雨地区的云冰水含量和冰水柱含量大于非降雨地区。而液态水含量随云层高度的增加呈减小趋势,冰水含量大于等于500.0mg/m3的粒子仅占0.1%,集中分布在2.0-3.0km。 降雨云与降雪云微物理属性的垂直分布规律略有不同,但总体来说,云中冰粒子等效半径随云层高度的增加而减小,云层下部降雪云冰粒子等效半径变化幅度较降雨云大；云中冰粒子数浓度在云层中下部随高度的增加而快速增大,达到一定高度后,增长趋缓,降雨云中冰粒子数浓度在云层顶部略有减小；云冰水含量在垂直高度上有单峰和双峰两种分布形式,降雨云以单峰为主,降雪云中两种形式均有,峰值均出现在云层中下部。
华北地区大气气溶胶光学特性的垂直分布研究
这是一篇关于霾,气溶胶光学特性,CALIOP,垂直分布的论文, 主要内容为目前,星载激光雷达已成为气溶胶探测强有力的工具,相比传统的探测方式,它的探测范围更广,具有较高的垂直分辨率和测量精度,能在包括海洋和陆地上空等全球范围内快速、实时和长期地进行大气气溶胶光学特性和形态特征的探测。CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星上搭载的CALIOP (Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization)正交极化云-气溶胶激光雷达能够对大气气溶胶的垂直分布进行观测,通过长期系统的观测资料获得大气气溶胶垂直分布的季节变化特征,为大气气溶胶气候效应模拟提供基础数据,这对于推动气溶胶辐射效应的研究乃至气候变化的研究具有积极的意义。本论文利用2006年6月13日至2013年12月31日CALIOP途径华北地区(34.00°N-41.00°N,114.00°E-120.00°E)的资料、Aerosol Robotic Network (AERONET)气溶胶观测网资料、地面常规气象观测资料和Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory(HYSPLIT)模式分析了华北地区大气气溶胶光学特性的垂直分布情况,统计分析了华北地区大气气溶胶衰减后向散射系数、退偏比和色比的年平均分布特征及其季节变化特征,同时对典型霾污染过程中气溶胶的的衰减后向散射系数、退偏比、色比等光学参数的垂直分布进行了研究。主要研究结果如下： (1)2010～2013年,4～8km高度范围内衰减后向散射系数均值继续呈减小的趋势,而0～4km高度范围内衰减后向散射系数均值呈增长趋势。说明2010年以后近地面层(0～2km)气溶胶散射作用逐渐增强,高层(4～8km)气溶胶散射作用逐渐降低,这与近些年霾天气(颗粒物主要聚集在近地层)日趋增加,沙尘天气(沙尘气溶胶层经常存在于4～8km的范围)日趋减少现象相吻合。 (2)2006年～2013年,冬季0～4km高度范围内衰减后向散射系数均值最大,近地面层气溶胶散射作用最大,这与华北地区地面冬季取暖燃烧排放增加有关。春、秋两季4-8km高度范围内衰减后向散射系数均值较大；夏季0～8km各高度范围内衰减后向散射系数均最小。说明春、秋季节的气溶胶散射贡献主要来自4～8km的对流层上部大气。春季对流层上部的高后向散射系数与华北地区春季频发的沙尘天气有关；秋季对流层上部的高后向散射系数与华北收获季节的生物质燃烧有关。 (3)2008年以后,2～8km范围内各高度层的退偏比均值逐年减小,这说明规则的球形气溶胶粒子在近几年有所增加。0～4km范围的低层大气,2009年后色比均值缓慢增加。而6～8km范围内的色比均值从2008年后一直都是减小的。说明2008年后对流层上部大气(4～8km)气溶胶粒子的尺度在减小,这也与近几年沙尘天气减少,霾天数增加的现象是一致的。 (4)0～8km各个高度范围内的退偏比和色比均值春季最大,夏季最小。且退偏比随着高度的增加而增加。再次说明春季华北受沙尘天气影响,不规则的粗粒子气溶胶最多。夏、冬季节近地面层(0-2km)退偏比和色比均值略大于2-4km高度层的。夏、冬两季近地面主要以人为活动排放的气溶胶为主,冬季除了汽车尾气排放和工业排放外,还有取暖增加的排放。近地面层易受人为活动影响混合一些不规则性气溶胶。 (5)2013年华北地区的三次中重度霾过程,气溶胶粒子主要分布在低层大气,2km以下气溶胶散射作用最强,532nm总衰减后向散射系数曾一度达到0.0045km-1sr-1,退偏比>20%,色比极大值>0.8,这说明2013年1月华北地区霾天气时大气气溶胶粒子在低层聚集,且有大量不规则粗粒子存在。 (6)AERONET气溶胶产品和]HYSPLIT模式模拟的结果都显示华北地区的这三次霾天气污染不仅有以人为源为主的细粒子气溶胶,同时还伴随着粗粒子气溶胶。远程沙尘气溶胶输送影响了霾天气时大气气溶胶的组成。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主题。发布者：源码客栈 ，原文地址：https://m.bishedaima.com/lunwen/56199.html
