科學(xué)網(wǎng)：研究揭示空心冰晶特征卷云季節(jié)及全球分布特征
時(shí)間：2024-06-06 作者：
近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所大氣光學(xué)研究中心在卷云探測(cè)理論和實(shí)驗(yàn)研究上取得新進(jìn)展。大氣光學(xué)研究中心研究員劉東、王珍珠團(tuán)隊(duì)首次利用CALIOP星載激光雷達(dá)觀測(cè)研究了全球空心冰晶特征卷云，并揭示了其季節(jié)和全球分布特征。相關(guān)成果日前發(fā)表于《地球物理研究通訊》。
卷云位于地球大氣的對(duì)流層中上層和平流層的下層，通常距離地面6千米以上，其全球覆蓋率可以高達(dá)30%，由非球形冰晶粒子組成。卷云在全球能量平衡、輻射收支和天氣等變化中起著重要作用：一方面，卷云反射或散射太陽(yáng)輻射，使到達(dá)地表和大氣的能量減少，冷卻大氣；另一方面，卷云吸收地表和大氣發(fā)射的長(zhǎng)波輻射，加熱大氣。卷云對(duì)大氣的冷卻作用與卷云大氣的反射率密切相關(guān)。組成卷云的非球形冰晶粒子通常呈片狀、柱狀、準(zhǔn)球形等，其中有大量的柱狀冰晶呈空心特征。
在觀測(cè)研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：首先，在卷云的光學(xué)厚度小于或等于0.1，且溫度維持在零下60攝氏度至零下40攝氏度的條件下，觀測(cè)到的卷云樣本在退偏振比與衰減色比的二維圖中的分布，與通過物理光學(xué)近似法得出的空心冰晶特征卷云理論值高度吻合。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了在該特定條件下，實(shí)際觀測(cè)到的卷云與通過物理光學(xué)近似法模擬出的空心冰晶特征卷云具有高度的一致性。
其次，研究還發(fā)現(xiàn)，在全球范圍內(nèi)觀測(cè)到的所有卷云中，空心冰晶特征卷云占據(jù)了約20%的比例，且主要分布在中高緯度地區(qū)。值得注意的是，這類卷云在秋季和冬季在北半球高緯度地區(qū)的出現(xiàn)頻率要高于南半球，而在春季和夏季則呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。此外，該類卷云還顯示出明顯的海陸分布差異，更傾向于出現(xiàn)在大陸地區(qū)。特別是在南極洲、西伯利亞和格陵蘭島，其出現(xiàn)頻率最高。
基于以上發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)空心冰晶特征卷云的形成條件可能與溫度、濕度以及大氣環(huán)流等環(huán)境因素密切相關(guān)，并且可能對(duì)特定區(qū)域的氣候環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1029/2024GL109852
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