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北極季節性海冰在低雲年循環中的作用研究
作者:虞越越               發布時間:2019/12/12 9:40:12              瀏覽量:92

海冰和雲對北極氣候乃至北半球氣候起著重要的調控作用。海冰作為極地獨特的自然現象,一方麵強烈製約著海氣熱量交換,另一方麵基本決定著地表反照率和地表熱力性質;北極地區的雲通過其特定的輻射特性,也可影響極區的能量收支。因此,海冰-雲的複雜相互作用是極區氣候研究和預測的重要科學問題。美國宇航局(NASA)Patrick Taylor博士的近期工作發現:北極海冰對雲量變化的影響並不像預想的那樣顯著,其他氣象條件(如溫度,濕度,風等)對北極雲的影響近乎是海冰的10倍。那麼對於北極低雲的年循環變化,季節性海冰是否起作用?其作用表現在什麼方麵?主要通過什麼物理過程?是亟需回答的問題。

近日,我院青年教師虞越越博士與其合作者——NASA的Patrick Taylor博士和佛羅裏達州立大學的Ming Cai教授——在國際權威期刊《Journal of Geophysical Research》發表了題為“Seasonal variations of Arctic low-level clouds and its linkage to sea ice seasonal variations”的研究成果。該研究采用CALIPSO‐CloudSat‐Clouds and the Earth's Radiant Energy System‐Moderate Resolution Imaging Spectrometer 數據集,通過將北極地區(70°N–82°N)根據下墊麵分型(永久性海麵、陸地、永久性海冰、季節性海冰)和對季節性海冰區根據結冰/化冰期早晚進一步分區,考查了不同類型下墊麵和海冰變化對低雲年循環變化的影響。其研究指出,海冰對北極低雲(尤其是雲水含量)的年循環確實存在一定影響。主要表現在兩個方麵:1)低雲雲水含量年循環的五月低穀時間與化冰日期關係不大,但9-10月的高峰時間隨該區域結冰日期的推遲而推遲;2)化冰早或結冰晚的地區,雲水含量的區域差異大,且雲水含量在夏季顯著偏高。其進一步的研究揭示了海冰變化影響低雲年循環的主要物理機理:北極海冰的季節性變化通過控製地表蒸發影響低雲雲水含量年循環的直接作用較小,但可通過改變下墊麵性質及其熱慣性調控對流層低層靜力穩定度(涉及到一係列陸-氣相互作用過程),從而間接影響北極低雲雲水含量的年循環變化。


論文信息:

Yu, YY, P Taylor, M Cai, 2019: Seasonal variations of Arctic low-level clouds and its linkage to sea ice seasonal variations. Journal of Geophysical Research.  DOI: 10.1029/2019JD031014.

http://chqingjie.cn/TeacherFiles/file/20191122/6371005127105789119254111.pdf

 

 

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1. 永久性海冰(黑線)和不同季節性海冰(彩色)區域平均的(a, b)低層雲水含量 (單位:kg/m2)、(c, d)對流層低層靜力穩定度(單位:K)、(e, f)地表溫度(單位:K