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青藏高原对流云和层状云的垂直结构有什么异同

  “天上宝塔云,地上雷雨淋”讲的是由浓积云发展而来的宝塔状的积雨云(对流云)常常伴随着雷雨天气。“天上灰布悬,雨丝定连绵”讲的是由高层云降低加厚蜕变而成的范围很大、很厚的雨层云(层状云)往往产生连续性降水。这些谚语都描述了云的形态与雨的性质之间存在着密切联系。我国著名气象学家叶笃正先生曾研究证明了青藏高原像个引擎一样,能够“驱动”大气云团的运行。那么,青藏高原上空的对流云和层状云究竟有着怎样的垂直结构特征呢?

  围绕上述问题,上海市气象局燕亚菲博士和中科院大气物理研究所刘屹岷研究员,利用全球第一颗能够垂直“剖开”云层的CloudSat/CALIPSO卫星资料和TRMM降水资料,对夏季青藏高原对流云和层状云的宏、微观垂直结构及其与降水的关系进行了分析。研究表明,尽管青藏高原上对流云造成的平均降水强度约是层状云的两倍,但是两种云具有相似的宏观垂直结构;当无降水时,高原上对流云和层状云都具有固态水分布高度低,固态粒子尺寸丰富,但是数浓度较大的固态粒子群不容易出现等特征;随着降水增强,相比于层状云,青藏高原上的对流云具有更密集、更大尺寸的固态粒子群。文章的通讯作者刘屹岷研究员指出,高原由于地面观测设备稀缺,极大地制约了对该地区云层结构的认识,基于卫星资料进行的该项工作为研究青藏高原地区对流云和层状云的垂直结构及其与降水之间的关系提供了新视角。

  基于青藏高原上对流云和层状云的垂直结构特征,进一步对比了其与邻近地区的异同,用于认识高原大地形热力和动力强迫对云团形成的“驱动”作用。研究发现,高原大地形的存在削弱了对流云和层状云的降水强度,压缩了云体垂直扩张范围,但是抬升了平均云顶高度。

  刘屹岷研究员同时提到,在认识青藏高原对流云和层状云的垂直结构及其与降水之间关系的基础上,如何进一步应用于提高气候模式中青藏高原地区对流云和层状云的参数化精度,以得到更精确的模拟性能才是关键,这方面仍需深入研究。

  以上研究已被《Advancesin Atmospheric Sciences》接收并出版,得到了国家自然科学基金和中国科学院重点研究计划等项目的共同资助,燕亚菲为第一作者,刘屹岷研究员为通讯作者。

 

 

图1 青藏高原上空的云(供图:燕亚菲,素材选自百度图片)

 

 

论文信息:Yan Y.F. and Y.M. Liu,2019: Vertical structures of convective and stratiform clouds in borealsummerover the Tibetan Plateau and its neighboring regions. Adv. Atmos. Sci., 36(10),1-16, https://doi.org/10.1007/s00376-019-8229-4.

 

论文链接:http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-019-8229-4