夏季热带及副热带太平洋暖云降水特征分析

【摘要】：全球大气的降水大部分以液态水的形式降落到地面,其中较多的液态降水产生在云顶温度高于0℃的云中,并主要以云滴间碰并产生降水,这类降水称为暖云降水(Beard and Ochs,1993)。暖云降水过程在洋面云系中较为普遍出现,但是由于云粒子间碰撞并合需要充足的液态水和上升气流来维持,因此暖云降水的发展不仅局限于低到中层高度上,而更多地伴随深对流降水云系出现(Glickman,2000;Schumacher and Houze,2003)。研究表明暖云降水能够为低层的对流发展提供热量和水汽,平衡大气的稳定度,甚至可能改变热带组织性对流系统的时空分布尺度,是热带及副热带地区的降水系统不可或缺的组成部分(Johnson et al.,1999;Johnson and Lin,1997;Mapes,2000;Wu,2003;Del Genio and Kovan,2002)。而太平洋是地球上最大的海洋,其独特的海温分布和大气环流分布,也造成了暖云降水独特的分布特征。基于此,本文利用热带测雨卫星(TRMM)测雨雷达(PR)和可见光/红外扫描仪(VIRS)15年(1998-2012)探测结果的融合数据,研究了北半球夏季(6、7、8月)热带及副热带太平洋地区(40°N-40°S,120°E-70°W)暖云(云顶的热红外温度高于273K)降水的气候特征。针对暖云降水的降水频次、降水强度、垂直结构以及日变化等特征进行揭示,并探讨这些洋面暖云降水的区域性差异及其差异产生的若干气候背景分析,从而为更好判断洋面不同性质暖云降水,改进热带及副热带暖云降水模拟与预报提供一定的事实依据。结果表明,总体上,暖云降水主要分布在热带辐合带(ITCZ)、南太平洋辐合带(SPCZ)和北太平洋中部,在SPCZ东侧和夏威夷东侧洋面暖云降水占总降水近100%。在暖云降水的高频次区域,全部类型降水的降水回波顶高度较高,并呈现一致的上午高夜间低的日变化,对应VIRS通道4的亮温值(BT4)呈现相反日变化。而在暖云降水高比例的SPCZ的东侧,没有明显日变化。暖云降水的平均条件降水强度主要分布在SPCZ、夏威夷岛西侧以及热带北美洲西侧海域,降水强度约2.4mm/h。暖云降水的平均降水强度与暖云降水频次分布较为一致,表明暖云降水强度较为平均,较少产生降水率大的降水。暖云降水是SPCZ东侧和夏威夷东侧洋面的降水的主要贡献对象,占该区域总降水量的95%以上。其他区域上暖云降水约占20%。暖云降水主要集中在00-08时段出现,而在10-20时段相对较少。在ITCZ、SPCZ和北太平洋中部区域上的暖云降水次数与强度比例的日变化幅度小,而在SPCZ东侧和夏威夷东侧洋面的暖云降水具有更为幅度大的日变化,04-08时降水所占日暖云降水次数的13%左右。暖云降水日峰值与谷值的分布呈现区域性差异,在ITCZ区域上的峰值可出现在较多时段,在北太平洋中部的峰值主要出现在00-01时段,而在SPCZ东侧的洋面上峰值出现在04-05时段的较多。在ITCZ北侧和南侧的洋面上谷值主要出现在08-09时段,印度尼西亚群岛附近海域的峰值出现多为18-19时段,而在SPCZ的东侧的谷值则较多出现在16-19时段。对应暖云降水强度日峰值与谷值的出现时间段分布与次数的较为接近。暖云降水的雷达发射率随着高度的增高先增大后减小,而不同区域的暖云降水的雷达反射率最大值对应的高度有一定的差异。在ITCZ、SPCZ和北太平洋中部高度达到约5.8km,最大回波强度约37d BZ,主要分布在2~3km高度层,雷达反射率在19~24d BZ。而SPCZ东侧和夏威夷东侧洋面的CFAD集中分布于2.6km以下,回波强度在17~27d BZ之间。暖云降水具有明显区域差异。ITCZ、SPCZ以及北太平洋中部的暖云降水回波顶高度高,受到高海表温度、低大气稳定度以及上升气流等影响,形成的降水次数和强度的日变化幅度小,产生的暖云降水伴随强对流产生的概率较大。对应SPCZ东侧和夏威夷东侧洋面暖云降水在强逆温层对应低海表温度,由下沉气流主导形成降水回波顶高度低的弱降水,多为孤立低矮的稳定暖云降水。上述研究结果为下一步研究不同性质暖云的微物理差异以及辐射强迫等打下基础。 【作者单位】：中国科学技术大学地球与空间科学学院
【关键词】：暖云降水 星载测雨雷达 可见光/红外扫描仪 热带及副热带太平洋地区 时空分布
【分类号】：P732
【正文快照】： 夏季热带及副热带太平洋暖云降水特征分析@秦放$中国科学技术大学地球与空间科学学院!合肥230026 @傅云飞$中国科学技术大学地球与空间科学学院!合肥230026全球大气的降水大部分以液态水的形式降落到地面,其中较多的液态降水产生在云顶温度高于0℃的云中,并主要以云滴间碰并

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