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气溶胶-云相互作用在气候系统评估中存在很大的不确定性,主要原因是气溶胶和云的微物理过程受到很多因素的影响,包括气象条件、气溶胶类型和云类型等大气动力和大气热力环境的作用,其不仅是单一的反馈过程,而是非线性的缓冲系统,其中的物理机制需要更多的观测和模型模拟,并且对数据处理和分析的要求更高。这也使得气溶胶-云相互作用成为预测未来气候变化中重要的不确定性来源,也导致预测区域未来天气变化存在不确定性。特别是我国西南地区,由于其特殊的地理气候特征使得四川盆地地区的气溶胶光学厚度和云量是全国的高值中心之一,在全球变暖背景下,极端天气事件频频发生。 本研究利用MODIS/Aqua卫星的气溶胶和云的二级产品数据以及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-Interim气象场数据,包括了900hpa处的相对湿度,垂直速度,水平风速的U分量和V分量,研究了西南典型地区——四川和重庆区域的气溶胶和云微物理参数的年际时空变化特征以及在不同气象场下相关性特征,重点分析对比了三种地形(川西高原、过渡区、四川盆地)不同季节条件下,气溶胶光学厚度(AOD)和云滴有效半径(CER)在不同相对湿度和风场条件下的相关性,探讨了川渝地区不同地形的动力、热力强迫作用及各气象因子变化对盆地AOD和CER的作用,并定量评估了地形作用对四川盆地气溶胶-云相互作用的贡献,目的是揭示不同地形条件下的气溶胶-云微物理参数关系研究,初步探讨了相互之间作用机制。主要结论如下: 1.由不同地形条件下AOD和CER的分布谱得到,AOD>0.6时较大的云滴粒子(CER>14μm)出现频率在盆地地区大于过渡区和高山,过渡区次之,高山最小。同时,所有CER出现频率随着AOD的增大而减小。在盆地地区,AOD较大时,CER的概率分布谱呈现CER增大的趋势。过渡区主要是小云滴粒子占主导,在山区,主要是清洁的云滴粒子。该结果在春季最为明显,随着地势的增高,气溶胶对云微物理作用逐渐减弱,小粒子的云滴增多,云滴尺度相对于盆地内的云滴小。 2.三种地形条件下AOD和CER的相关性都为正相关,即为气溶胶的反Twomey效应,在过渡区反Twomey效应最为显著,表明在过渡区AOD值大的云滴粒子更容易长大。在成都平原和过渡地区随着AOD增大,云光学厚度(COD)减少;高山地区结果相反,即AOD较大的气溶胶可以抑制云厚度的增长。成都平原AOD增大,云液态含水量(CWP)减少,即AOD增大,云液态水含量减少;过渡区和高山区结果相反。成都平原AOD值越大,导致COD减少,CWP减少,CER增加(反Twomey作用),云量(CF)减少,影响云的生命期。 3.相对湿度处在中间状态下,即RH为50%-80%之间时,三种地形条件下的AOD和CER的相关性都为正相关,且差异不大,而在极端相对湿度情况下不同地形间的相关性差异大。这表明,在RH在中间态时,地形的作用不明显,其他因子如水汽的影响较大,而在RH很大或很小时,在模式模拟气溶胶和云相互作用时需要考虑地形的差异对两者相关性的影响。另一方面,不同地形和季节尺度下AOD和CER的相关性随风场的变化得到,川渝地区不同季节不同地形条件下的纬向风、经向风和垂直风差异较为明显,对AOD和CER相关性的影响较大;风速越大,AOD和CER的相关性越明显,风速越小,对两者的影响越不明显;垂直风速相比水平风速要小一个量级,相关性在秋季比较显著,春季相关性最小,且相关系数正负多变;盆地地形上空气溶胶对云的微物理影响最大,过渡区次之,川西高原地区影响最小。