科研進展 | 青藏高原和北極混合相雲輻射效應的異同

2021-02-12 中國科學院大氣物理研究所

北極被認為是全球氣候變暖的放大器，而同在北半球且作為地球第三極的青藏高原也具有強於同緯度地區的氣候增暖現象。兩個地區都具有豐富的雲層覆蓋，並且在全球變暖背景下都可能遭受降雪或冰蓋減少的影響，使得地表反照率發生變化進而造成的氣候正反饋效應將擴大兩個地區的未來氣候變暖。眾所周知，混合相雲通過輻射效應在南、北極和全球氣候中發揮著重要作用，然而，無論全球氣候模式，還是再分析資料，都不能很好地刻畫混合相雲的輻射效應，因此，儘管北極地區的混合相雲已經得到學者們的廣泛關注，但是青藏高原地區混合相雲的氣候態特徵及其輻射效應鮮少被提及。那麼，青藏高原和北極地區混合相雲及其輻射效應具有怎樣的垂直結構和季節分布特徵？這些特徵在兩個地區又有何不同呢？

近期，中國科學院大氣物理研究所LASG客座成員上海師範大學燕亞菲博士聯合劉屹岷研究團隊和中山大學呂建華教授採用CloudSat/CALIPSO衛星資料，通過資料分析和模式計算對比研究了青藏高原和北極地區混合相雲的氣候態垂直分布和輻射效應。結果表明：兩個地區都存在著大量混合相雲，北冰洋地區的混合相雲主要出現在春末冬初，而青藏高原地區的混合相雲主要出現在夏季；混合相雲誘發的地表雲輻射使得北極地區在冷季呈現出強烈的增暖效應，而青藏高原在暖季呈現出強烈的降溫效應（圖1）。逆溫層的存在使得北極地區混合相雲及其水凝物和輻射加熱（冷卻）層主要位於近地層；而青藏高原沒有逆溫層的存在，因此該地區混合相雲造成的大氣加熱廓線呈現出較強的垂直對比和季節差異（圖2）。

上述成果近期發表於Climate Dynamics，得到中國科學院戰略性先導科技專項「地球大數據工程專項」（XDA19070404）和國家自然科學基金（41875130）的資助。

圖1. 青藏高原（TP）、北冰洋（Arctic Sea）和格陵蘭島（Greenland）地區混合相雲對地氣系統（TOA）、地表（BOA）和大氣系統（TOA-BOA）造成的短波（SW）、長波（LW）和淨輻射（SW+LW）效應的氣候態月平均分布。

圖2. 北冰洋（a-c）和青藏高原（d-f）地區混合相雲造成的各垂直高度處大氣短波（SW）、長波（LW）和淨輻射（SW+LW）效應的氣候態季節分布。 

【文章信息】

Yan, Y., Liu, X., Liu, Y. et al. Comparison of mixed-phase clouds over the Arctic and the Tibetan Plateau: seasonality and vertical structure of cloud radiative effects. Clim Dyn 54, 4811–4822 (2020)

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