基于卫星遥感的祁连山及甘肃中部地区云特征分析

摘要

本文利用2007—2010年CloudSat和CALIPSO卫星遥感资料、中国国家气象信息中心（CMDC）提供的中国地面降水月值0.5°×0.5°格点数据集(1996—2016年)以及中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据集，对祁连山区、甘肃中部及石羊河流域三个区域的不同云类型宏微观特征进行了分析，结合个例对云的剖面特征进行了研究。主要结果如下：　　三个区域总云分数的季节变化较一致，较大值出现在春夏季，均超过70%，高值区主要集中出现在祁连山南坡，与降水量高值区分布一致。积状云云分数最大值出现在夏季，积状云降水频率高于层状云。云层以单层云为主，云厚度一般都超过2.0 km，春季甘肃中部的单层云厚度最大达3.0 km；两层云夹层比三层云的夹层厚度要厚。产生降水的云系中积状云和单层云的发生频率较高。各区域云频率随高度分布趋势大致相同，层状云出现的高度在距地表0.5 km到12.0 km，云频率峰值均在高度6.0 km左右出现；积状云云频率随高度分布较层状云明显偏低，峰值出现在1.5 km高度左右。　　积状云液态水含量在各高度均高于层状云。液态水含量的最大值出现在1.0 km以下，从底层向上液态水含量迅速减少，直到1.0 km左右高度减少的幅度开始变缓。冰水含量延伸的高度较液态水含量更高。层状云和积状云冰水含量垂直分布多以单峰型出现。除夏季外，层状云冰水含量延伸的高度和峰值所在高度均大于积状云。秋季,甘肃中部地区层状云飞机播撒作业高度建议在3.0 km左右高度更合理;春季,石羊河流域2.2 km高度更适合飞机作业。非降水云液态有效粒子半径在垂直方向上下均一，数值上相对于降水云更小。降水云液态有效粒子半径从底层到3~4 km内迅速减小，底层云滴相对高层更大。非降水云中3.0 km以下冰粒子是有抬升的趋势，3.0 km以上大粒子有下沉的趋势。在降水云中冰相有效粒子半径随高度的增加迅速减小，底层的值远大于非降水云底层的值，充分反映了在降水云中大粒子受重力的影响而下沉。　　降水性雨层云的云底高度低，在1.0 km左右，且云层发展相对于非降水性雨层云更深厚。冰水含量极大值区主要出现在云层的中上部，在降水云中存在较为集中的极大值区。在降水性雨层云中存在上冷下暖的结构。个例中冰水含量极大值区出现高度均集中在云层的中上部，而冰相有效粒子半径极大值区出现在云层下部，表明中上部冰粒子有效尺度偏小，数量多；下部冰粒子有效尺度偏大，但是数量相对稀少。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外云特征研究进展

1.2.1 云宏观特征研究

1.2.2 云微观特征研究

1.3 本文研究内容、创新点及章节安排

第二章 数据方法及研究区域

2.1 资料介绍

2.1.1 CloudSat卫星介绍

2.1.2 CloudSat产品介绍

2.1.3 降水资料介绍

2.2 统计方法

2.3研究区域

第三章 区域云宏观特征

3.1 降水量的时空特征

3.1.1 降水量空间分布

3.1.2 降水量年变化

3.2 云宏观特征

3.2.1 层状云、积状云云分数

3.2.2 单层云和多层云云分数

3.2.3 云频率随高度的变化

3.2.4 单层云、多层云的云底云顶高度以及夹层厚度

3.3 本章小结

第四章 区域云微物理特征

4.1 云液态水含量垂直特征

4.2 云冰水含量垂直特征

4.3 云液态有效粒子半径垂直特征

4.4 云冰相有效粒子半径垂直特征

4.5 本章小结

第五章 典型个例分析

5.1 个例选取

5.2 云分类

5.3 冰水含量

5.5 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 结论

1、云宏观结构特征

2、云微物理特征

3、个例分析

4、适宜人工增雨作业条件分析

6.2 未来工作展望

参考文献

在学期间的研究成果

一、发表论文

二、参与课题

三、参加会议及考察

致谢