科研进展

AR:基于长期气象探空数据的云顶逆温分析

  云与逆温存在复杂且密切的相互作用:一方面,逆温大气层结可以提供稳定的水汽,利于云的形成;另一方面,云顶辐射冷却和蒸发冷却可以加强逆温。目前,基于长时间序列观测资料的云顶逆温特征的统计分析较为缺乏。

  使用大气辐射测量计划(Atmospheric Radiation Measurement: ARM)长期连续的高垂直分辨率气象探空数据和辐射传输模式模拟,大气所中层大气与全球环境探测重点实验室张金强博士等对比分析了近赤道、中纬和北极地区三个不同气候特征站点(图1)的云垂直分布及云顶逆温特征。由于大气热动力和水汽条件差异(图2),三个站点的云垂直分布和云顶逆温特征存在显著差别(图3)。SGP和TWP站点云主要分布在边界层附近和上对流层,呈现较为明显的双峰结构;观测和模拟结果同时表明,由于云层间的相互作用,上层云存在会增加下行长波辐射,对下层云顶逆温起抑制作用。NSA站点云主要分布在边界层附近,云顶逆温易受地面辐射冷却影响,冬季尤为明显;初步趋势变化分析显示,NSA站点云顶逆温呈减弱趋势,可能与北极变暖引起地面辐射冷却减弱相关,仍需进一步结合观测模拟分析验证。

  上述研究成果在线发表于大气科学领域期刊AtmosphericResearch(IF=4.676),论文合作单位为美国马里兰大学。该研究由张金强博士主持的国家自然科学基金面上项目(41875183)和中科院战略性先导专项子课题(XDA17010101)共同资助。

  文章链接:

  Zhang, J., Y. Zheng, Z. Li, X. Xiang, and H. Chen, 2020: A 17-year climatology of temperature inversions above clouds over the ARM SGP site: the roles of cloud radiative effects. Atmos. Res. 237 (2020) 104810. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.104810.

  Zhang, J., 2020: Cloud-top temperature inversion derived from long-term radiosonde measurements at the ARM TWP and NSA sites. Atmos. Res. 246 (2020) 105113. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105113

  图1. ARM实验三个长期连续气象探空观测站点:TWP Manus(2.0°S, 147.4°E, 4 m ASL),SGP Central Facility(36.61°N, 97.49°W, 315 m ASL)和NSA Barrow(71.3°N, 156.6°W, 8 m ASL).

 

图2. TWP和NSA站点日照时数(上)、大气温度(中)和水汽分布(下)

 

图3.云顶逆温厚度(a)、逆温温差(b)和逆温梯度(c)对比

 
附件下载:
d