浅积云中微物理特性的垂直分布及其对辐射强迫的影响

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云对于地球-大气系统的辐射强迫和全球气候变化有着至关重要的影响。本文使用大涡模拟模式研究了浅积云中微物理特性的垂直分布情况,然后将大涡模式获得的数据输入辐射传输模式SBDART,模拟并研究了浅积云中微物理特性的垂直分布情况对辐射强迫的影响。最后本文根据模拟结果,给出了气候模式中对云参数化方案的建议。   本文一共模拟了三种情况下云的发生发展:干净情况(气溶胶浓度Na=25mg-1)、中等情况(Na=100mg-1)和污染情况(Na=2000mg-1)。大涡模式的模拟结果表明浅积云中云滴有效半径re和液态水含量LWC都是随高度而变大的。对于污染情况和中等情况,云顶云滴有效半径re的垂直廓线可以很好地代表云内云滴有效半径re的垂直廓线。而对于有降雨存在的干净情况,云内re很难代表同一高度的云顶re。浅积云与周围环境的夹卷混合过程对云滴有效半径也有明显影响。对于污染情况和中等情况,云滴有效半径re和绝热比AF(云的液态水含量与绝热液态水含量的比值)高度相关。AF大于0.5的云区,re较大。AF小于0.5的云区,re较小。对于干净情况上述结论不成立。   SBDART模式模拟了液态水路径相同时,垂直非均-云和垂直均-云的辐射强迫。模拟结果表明浅积云在短波波段(0.25μa-4.0μm)有很大的负辐射强迫。垂直均-云的云滴有效半径<re>变大(小)时,短波辐射强迫变小(大)。当垂直均-云的云滴有效半径<re>约为垂直非均-云云顶处的云滴有效半径re(H)的76-90%时,这两种类型云的短波辐射强迫相当。浅积云在长波波段(4.0μm.100.0μm)有较小的正辐射强迫。垂直均-云的云滴有效半径<re>的大小对于长波辐射强迫的影响很小。因此浅积云的总辐射强迫以短波辐射为主。
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