太湖地区单相薄云光学特性研究

摘要

云是影响气候变化和辐射收支平衡的重要因子,而光学特性则是决定其辐射特性的重要因素。目前,针对中国、尤其是气溶胶污染较高的长三角地区云光学特性的研究相对匮乏,因此,研究该地区云的光学特性具有重要意义。本文基于南京信息工程大学太湖移动观测站一年地基遥感资料,包括旋转式窄波辐射计(MFRSR)、微脉冲激光雷达(MPL)、全天空成像仪(TSI)、微波辐射廓线仪(MWR)1分钟分辨率成像结果研究太湖地区单相薄云(包括冰云和水云)的光学特性。结果表明:1.利用实测太阳直接辐射值计算波长指数并设定阈值,可区分云和气溶胶信息,并可在此基础上反演单相云的光学厚度;2.对2008年7月4日冰云个例的研究结果表明,薄云通常在云体中心达峰值,在边缘出现谷值。同时,当天薄云的光学厚度均值约为1,与气溶胶光学厚度相近。因此,对云和气溶胶进行区分,是反演薄云光学厚度的先决条件;3.对2008年11月21日冰云个例的研究结果表明,当天薄云经历了由多云向碎云转化的过程,其光学厚度随时间变化呈双峰型,多云和碎云期间均有光学厚度较大的峰值,最低值出现在云层临近消散的时刻。此外,碎云时段光学厚度峰值、均值、低值均小于多云时段;4.对比不同冰云个例结果可知,太湖地区两冰云个例均表现出光学厚度由边缘向中心增加的趋势,在时间上呈多峰型分布,同时多云时段内光学厚度比碎云略高;5.由太湖地区2008年12月16日水云个例结果分析可知,其光学厚度同样由云体边缘向中心增加,呈单峰分布。当天云光学厚度均值约为1,峰值为1.57,谷值约为0.3;6.对不同云相的薄云个例研究结果表明,冰云和水云的光学厚度均存在由边缘向中心递增的特点。同时,冰云个例中出现了由多云向碎云转化的过程,光学厚度呈减少的趋势;通常条件下,水云光学厚度较大,可由直接辐射值反演的水云个例较少。因此,可由该方法反演的水云个例,通常持续时间较短,且云体几乎无变化,故水云个例光学厚度谷值高于冰云个例。