青藏高原气溶胶--云相互作用及云辐射效应研究

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出现频次在高原边缘区域更高。气溶胶和云的特性分布表明青藏高原上气溶胶和云之间可能存在潜在关系。
  (2)基于气溶胶和云的特性分布,全面分析了气溶胶对冰云和水云物理特性的影响及差异。从云的宏观特性来看,气溶胶与冰云云分数之间的相关性比水云云分数高。随着气溶胶的增加,水云发展的更高更深厚,冰云则变高变薄。从云的微观特性而言,相较于水云,气溶胶对冰云的影响更为显著。其中,气溶胶的增加导致白天冰云的粒子半径(ICDR)减小,夜间ICDR几乎不变。由于饱和效应,白天冰水路径(IWP)略有减少,夜间IWP则显著增加。白天和夜间冰云的光学厚度呈现出显著相反的变化趋势。剔除气象因子影响后表明,气溶胶相比于气象场对云特性的影响更显著。NICAM-SPRINTAR变网格模式模拟结果与观测结果一致。总体而言,青藏高原上空气溶胶对冰云物理特性的影响比对水云物理特性的影响更显著。
  (3)利用卫星资料和CMIP5模式,进一步量化并比较了气溶胶对青藏高原上空水云和冰云辐射特性的影响。卫星观测表明,青藏高原上空冰云云分数占比高于水云,且青藏高原上气溶胶变化引起的水云和冰云总辐射强迫变化分别为-0.31±0.02W/m2和-0.33±0.09W/m2,其中以短波辐射强迫变化为主。CMIP5模拟表明,气溶胶变化引起的冰云总辐射强迫的变化(-0.73±0.03W/m2)覆盖了青藏高原的大部分区域,而引起的水云总辐射强迫的变化(-0.34±0.03W/m2)主要位于高原南坡。综合卫星观测及数值模拟结果可见,气溶胶对冰云辐射特性的影响比对水云更显著。
  (4)基于云辐射特性的变化,量化了云对高原异常增暖的贡献。全球变暖大背景下,青藏高原呈现出异常增暖现象。与1961-1999年期间+0.04℃/十年的增温速率相比,2000-2015年期间青藏高原以+0.30℃/十年的速率加速增温。同时期而言,冷季(11月至次年3月)的增暖比暖季(5月至9月)增暖更显著。此外,在冷季,高原上空中云减少而高云增加,且冷季高原的净云辐射强迫为正,表现为加热效应。观测分析表明,中云减少产生的反照率效应的减弱以及高云增加产生的温室效应的增强是引起高原加速增温的因素之一。CMIP5模拟结果表明,云净辐射效应对高原增温的贡献为+0.88℃,其中因中云减少引起的短波辐射效应增加占主导地位。
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