【摘 要】
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本文利用2001-2017年ERA5再分析资料、CERES卫星资料和MODIS资料,探究夏季中国不同类型云的云量、光学厚度及云水路径的时空变化特征,并利用一维辐射对流模式定量分析不同类型云对近地表气温的影响。最后结合ISCCP资料和CMIP5的模式数据,得到不同外辐射强迫下的总云量变化,并初步分析了总云量对外辐射强迫的响应。主要结论如下:(1)2001-2017年夏季中国总云量、高云量均由南到北逐
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本文利用2001-2017年ERA5再分析资料、CERES卫星资料和MODIS资料,探究夏季中国不同类型云的云量、光学厚度及云水路径的时空变化特征,并利用一维辐射对流模式定量分析不同类型云对近地表气温的影响。最后结合ISCCP资料和CMIP5的模式数据,得到不同外辐射强迫下的总云量变化,并初步分析了总云量对外辐射强迫的响应。主要结论如下:(1)2001-2017年夏季中国总云量、高云量均由南到北逐渐减少。夏季中国大部分地区中高云量在各类型云量中占主导地位,这主要与夏季东亚季风有关。总云和4种不同类型云的光学厚度高值区都位于四川盆地及云贵地区,且中国西部的云光学厚度整体低于中国中东部地区。总云和不同类型云的液态云水路径都呈中国中东部高于西部的分布特征,总云、高云的冰水路径大值区位于中国中东部,中低云、中高云的冰水路径大值区主要集中在新疆和青藏高原地区。除低云外,总云和其他类型云的冰水路径在中国大部分地区都大于液态云水路径。在夏季中国大部分地区,低云主要为液态云,而中低、中高、高云主要为冰相云。(2)2001-2017年夏季总云量、低云量和中低云量在中国大部分地区整体呈下降趋势,中高云量整体为增加趋势,高云量在东北地区和青藏高原西部为增加趋势,中国北部和中部地区为弱下降趋势。除青藏高原和四川盆地外,总云、低云和中低云光学厚度在中国大部分地区为0-0.1y-1增加趋势,中高云光学厚度在中国整体为下降趋势。高云光学厚度在新疆和内蒙古西部呈0.24 y-1显著增加趋势。总云、中低云和中高云液态水路径的年变率分布形势较一致,中国西部和东北地区大多为弱增加趋势,四川云贵地区呈现弱下降趋势。低云液态水路径在中国中东部大部分地区主要为弱增加趋势。高云液态水路径在中国西部地区为0.96 g m-2y-1的显著增加趋势,中国南部为下降趋势。除新疆地区高云冰水路径为显著增加趋势(0.40 g m-2y-1),中国其他地区总云和其他类型云冰水路径均为下降趋势。(3)四种不同类型云的温度效应(CET)在中国中东部地区均为负值,为降温效应。中低云(CET=-1.1 oC)和中高云(CET=-2.2 oC)在中国西部也表现为降温效应,但弱于中国中东部。而高云在中国西部(CET=2.3 oC)为增温效应。不同类型云温度效应与近地表气温的年际变化具有较好的一致性,表现为云的降温效应增强(减弱)与近地表气温下降(上升)相对应,体现了夏季中国4种不同类型云温度效应与近地表气温都呈正相关关系。特别地,夏季中国中东部中高云量在各类型云量中占主导地位,其CET与近地表气温的相关系数高达0.63,表明夏季中国中东部近地表气温与中高云产生的温度效应关系更为密切。(4)在温室气体强迫下的中国大部分地区总云量变化与ISCCP云量变化的空间分布较吻合,中国东南地区在人类排放气溶胶强迫历史试验(AA)、臭氧强迫(OZ)和自然因素强迫(Nat)下总云量都为增加趋势。实际全年全球云量变化可能受外辐射强迫的影响,其中温室气体强迫(CO2,CH4和N2O等)和自然因素强迫(火山喷发和太阳活动)起主要作用。夏季中国地区的ISCCP云量变化也与温室气体外强迫下的云量变化显著相关,体现了夏季中国的总云量变化与温室气体密切相关。
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