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东亚云辐射效应的季节特征及有关的季节变化研究
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2018-01-04 | 【 【关闭】

  云对大气辐射、地表能量收支及温度、大气环流和降水过程均有重要作用,是影响气候系统及其预估的关键方面之一。季节变化是我国所处亚洲季风区的最强气候信号。在此气候背景下,区域云辐射效应体现出何种特征?又与大气环流及降水等因子有何种形式及强度的联系?这是当前气候研究计划关注的一大热点问题。 

  近期,大气所李剑东博士及其合作作者利用卫星反演和再分析资料,系统分析了亚洲季风区大气顶云辐射效应的季节特征及其与云量、降水的联系。结果表明:青藏高原以东中国东部和高原南部南亚季风区的云辐射效应都具有强烈的季节变化,但中国东部存在大量的中低云,存在更强的年平均云反照率和短波云辐射效应(图1)。在南亚,长、短波云辐射效应与对应季节的主导云量均有很好相关;在中国东部,仅短波云辐射效应与主导云量有较好相关,体现出更为复杂的云辐射关系(图2)。在中国北方干旱区,长波云辐射暖化效应则高于短波云辐射冷却效应,尤其在冷季。 

  李等人的研究同时表明,尽管多数再分析资料(尤其是CFSRERA-Interim)能够再现全球总云量和(长波、短波和净)云辐射效应的分布,但在亚洲季风区,再分析资料中总云量和云辐射效应的偏差及模式间的差异性均明显增大,尤其是在夏季。再分析资料系统性低估了年平均和冬季东亚的总云量、短波云辐射效应和净云辐射效应,偏差约040%(图3)。ERA-InterimJRA55对东亚和南亚的长波、短波和净云辐射效应的年际变化有相当好的再现能力,两套资料对东亚区域云辐射效应和观测时间变化相关可达0.9左右。研究还认为提升模式中的云宏、微观属性及长、短波属性描述的一致性是获得合理区域云量和云辐射效应的关键。 

  上述工作已在《Climate Dynamics》、《International Journal of Climatology》、《Journal of Meteorological Research》和《Advance in Atmospheric Sciences》等期刊发表。论文如下: 

  Li, J. D., W.-C. Wang, X. Q. Dong, and J. Y. Mao, 2017: Cloud-radiation-precipitation associations over the Asian monsoon region: an observational analysis. Climate Dynamics, 49(9), 3237–3255. 

  Li, J. D., J. Y. Mao, and F. Wang, 2017: Comparative study of five current reanalyses in characterizing total cloud fraction and top-of-the-atmosphere cloud radiative effects over the Asian monsoon region. International Journal of Climatology, 37: 5047–5067. 

  Li, J. D., T. H. Wang, and A. Habib, 2017: Observational characteristics of cloud radiative effects over three arid regions in the Northern Hemisphere. Journal of Meteorological Research, 31(4), 654–664. 

  Li, J. D., and J. Y. Mao, 2015: The preliminary evaluation of global and East Asian cloud radiative effects in reanalyses. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 8 (2): 100–106. 

  Li, J. D., Y. M. Liu, and G. X. Wu, 2009: Cloud Radiative Forcing in Asian Monsoon Region Simulated by IPCC AR4 AMIP Models. Advance in Atmospheric Sciences, 26(5): 923–939. 

  1. 气候年平均(a)总云量(%);(b)全天空大气顶反照率;(c)大气顶净云辐射效应(W m−2);(d)大气顶能量收支(W m−2)。其中,总云量资料来自2007-2014年的GOCCP卫星反演结果,其它资料来自2001-2014CERES-EBAF卫星反演。图中黑框分别表示中国东部(EC, 20–35°N, 100–125°E)和南亚季风区(SA, 5–25°N, 65–100°E)。 

  2. a)中国东部气候平均逐月长波云辐射效应(LWCRE)与云量(总云量:TCF;高云量:HCF;中云量:MCF;低云量:LCF)空间相关系数的年变化;(c)是对应的中国东部气候平均逐月短波云辐射效应(SWCRE)与云量空间相关系数的年变化;(e)中国东部区域平均云量的年变化;(b)、(d)和(f)是对应的南亚季风区年变化。 

  3. 再分析和卫星反演资料所得总云量(TCF)和云辐射效应(CREs)之间的相对偏差率及空间相关系数。(a)、(d)和(g)是60°S–60°N之间气候年平均、冬季平均和夏季平均结果;(b)、(e)和(h)是对应的东亚区域(20°–40°N, 100°–140°E)结果;(c)、(f)和(i)是对应的南亚区域(5°–25°N, 65°–100°E)结果。这里x轴表示再分析与卫星反演结果的空间相关系数,y轴表示再分析相对于卫星反演结果的相对偏差率,红、蓝、黑和绿色标志分别表示大气顶长波云辐射效应(LWCRE)、短波云辐射效应(SWCRE)、净云辐射效应(NCRE)和总云量(TCF);最下端分别给出了5套再分析资料的名称。 

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