SACOL站冰云粒子下降末速度的反演及其時空分布特征研究

作者：李旭崗,蘇婧,王晨,胡曉宇,汪美華,葛覲銘

摘要：冰云是影響氣候變化最為重要的因子之一,其生命周期的變化在很大程度上決定了冰云的氣候輻射效應。冰云粒子下降末速度是影響冰云生命周期的關鍵參數。為了開展對冰云粒子下降末速度的研究,利用蘭州大學半干旱氣候與環境監測站Ka波段毫米波云雷達2013年8月至2015年7月連續觀測數據,反演了冰云粒子的下降末速度(Vt),并根據雷達反射率因子(Z)與Vt的關系計算了擬合因子a、b的值;在此基礎上應用聚類分析方法,對比分析了4種不同特性冰云Z、Vt和擬合因子a、b的時、空分布特征,進而嘗試通過參數垂直分布特征識別研究云中不同位置上云微物理過程的變化。結果表明:冰云粒子下降末速度的分布與雷達反射率因子有很好的對應,最大頻率都出現在距離地面約7 km高度處,且具有顯著的季節變化,粒子下降末速度在暖季較冷季可增大25%,峰值出現在6月和9月;云層較厚且持續時間長的第一、三類冰云,其雷達反射率因子、粒子下降末速度及擬合因子a和b的平均值都顯著大于云層較薄且持續時間短的第二、四類云。垂直方向上,Z、Vt和擬合因子b從云頂到云底隨著高度的降低呈現先增大后減小的趨勢,體現了云粒子在云頂區域成核和水汽凝華效應,隨著粒子在下落過程中碰并增長,云滴粒子逐漸增大,水汽的凝華和粒子的聚合起主要作用,最后在云底部分,云粒子蒸發、升華減小消亡的過程。由此表明中緯度干旱半干旱地區冰云是從云頂到云底自上而下的形成過程。

發文機構：蘭州大學半干旱氣候變化教育部重點實驗室

關鍵詞：云雷達(KAZR)雷達反射率下降末速度聚類分析微物理過程Ka-Band Zenith Radar(KAZR)Radar reflectivityTerminal fall velocityCluster analysisMicrophysical processes

分類號： P412.25[天文地球—大氣科學及氣象學]