【摘 要】
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中国作为全球13个人均水资源最匮乏的国家之一,水资源紧缺已成为制约我国经济社会可持续性发展的重要因素之一。空中水资源(AWR)是重要的非传统水源之一,为科学、合理地开发我国AWR,有必要对我国AWR的时空特征做一个合理有效地评估。降水效率是表征空中水资源转化的重要指标之一,也是衡量云水资源(CWR)开发潜力的重要参数。本文基于地面降水、ERA-5、Cloud Sat和MODIS资料,利用多种统计分
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中国作为全球13个人均水资源最匮乏的国家之一,水资源紧缺已成为制约我国经济社会可持续性发展的重要因素之一。空中水资源(AWR)是重要的非传统水源之一,为科学、合理地开发我国AWR,有必要对我国AWR的时空特征做一个合理有效地评估。降水效率是表征空中水资源转化的重要指标之一,也是衡量云水资源(CWR)开发潜力的重要参数。本文基于地面降水、ERA-5、Cloud Sat和MODIS资料,利用多种统计分析方法,将我国划分为7大子区域,研究各地区的降水量、水汽、云参量、云水资源特征量的时空特征以及探究影响各地区水凝物降水效率(PEh)的可能因子。主要结论如下:1)降水量时空特征:年平均降水量在东南地区(SE)约1668.8 mm,在西北地区(NW)约200.7 mm。大部分地区的夏季降水占全年降水约50%以上,表明夏季降水变化对中国地区AWR的开发利用至关重要。各地区夏季降水的年际和年代际变化差异显著。在NW、青藏高原地区(TP)和SE呈年际显著增加趋势。2)水汽时空特征:南方地区为大气可降水量(PW)的高值区,TP为PW的低值区。夏季,PW在NW和TP呈显著的年际增加趋势。夏季,我国各水汽输送通道较强,水汽辐合强度和辐合区域的范围较大。由于水汽主要集中在对流层低层,除TP外,对流层低层的水汽通量最大,水汽辐合区域最明显。整层纬向和经向水汽通量对我国各区域的影响以及对强度的影响都具有明显的季节差异。3)云参量时空特征:中国云量及整层云水含量(CWC)水平分布不均,南方地区和TP的云量覆盖度高,CWC在南方地区和中部地区(CR)较高(约100-200 g·m-2),在TP和北方地区较低(<60 g·m-2)。夏季,云量和CWC在华北地区(NC)均呈显著的年际减少趋势,除中云量(MCC)外,在TP显著增加。受地形、海拔高度以及温度等因素的影响,单层云在TP和西南地区(SW)以中低云为主,北方地区以中云为主,CR和SE的高云占有较高比重。北方地区的对流发展高度、各高度上液态水含量(LWC)和低LWC出现的频率较低。南方地区出现冰水含量(IWC)的最大高度低于其他地区。随LWC和IWC的增加,分布概率逐渐减小。4)夏季云水资源特征量的时空特征及影响水凝物降水效率的可能因子:东北地区(NE)、NC和CR的CWR较充沛(477-578 mm),PEh偏低(32%-42%),其空中云水资源具有较高的开发潜力,NW和TP的云水资源开发潜力相对次之,SW和SE仍有一定的开发潜力。旬尺度上,TP、SW和CR的PEh峰值位于7月下旬或8月上旬,SE的PEh整体呈升高趋势,CWR在6-7月呈减少趋势。月尺度上,6月,TP、SW、CR和SE的PEh偏低且CWR相对较多;8月,北方地区的PEh较7月低且CWR较多。年际尺度上,大部分地区PEh显著升高且具有明显的年代际变化,CWR在NC、SW、CR和SE整体呈减少趋势,在NE和TP呈增加趋势。夏季PEh与各可能影响因子之间的相关性具有明显的区域性。各地区的PEh很大程度上受降水的影响(0.55<R<0.82*),在NE与云水路径、云光学厚度及气溶胶光学厚度属于中度和低度显著正相关(0.44*<R<0.54*),在CR与云有效粒子半径呈中度显著负相关(R=-0.54*)。
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