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Global Assessment of the Cloud-Aerosol Transition Zone Using CALIPSO
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作者 Jaume RUIZ DE MORALES Josep CALBÓ +4 位作者 Josep-Abel GONZÁLEZ Hendrik ANDERSEN Jan CERMAK Julia FUCHS Yolanda SOLA 《Advances in Atmospheric Sciences》 2026年第2期321-335,I0001-I0003,共18页
The interactions between clouds and aerosols represent one of the largest uncertainties in assessing the Earth's radiation budget, highlighting the importance of research on the transition zone(TZ) within the clou... The interactions between clouds and aerosols represent one of the largest uncertainties in assessing the Earth's radiation budget, highlighting the importance of research on the transition zone(TZ) within the cloud-aerosol continuum.This study assesses the global distribution of TZ conditions, analyzes its optical characteristics, and determines the cloud or aerosol types most commonly associated with them, using the cloud-aerosol discrimination(CAD) score of the CloudAerosol Lidar with Orthogonal Polarization(CALIOP) instrument on the CALIPSO satellite. The CAD score classifies clouds and aerosols by the probability density functions of attenuated backscatter, total color ratio, volume depolarization ratio, altitude, and latitude. After applying several filters to avoid artifacts, the TZ was identified as those atmospheric layers that cannot be clearly classified as clouds or aerosols, layers within the no-confidence range(NCR) of the CAD score, and cirrus fringes. The optical characteristics of NCR layers exhibit two main clusters: Cluster 1, with properties between high-altitude ice clouds and aerosols(e.g., wispy cloud fragments), and Cluster 2, with properties between water clouds and aerosols at lower altitudes(e.g., large hydrated aerosols). Our results highlight the significant ubiquity of TZ conditions, which appear in 9.5% of all profiles and comprise 6.4% of the detected layers. Cluster 1 and cirrus-fringe layers predominate near the ITCZ and in mid-latitudes, whereas Cluster 2 layers are more frequent over the oceans along the central West African and East Asian coasts, where elevated smoke and dusty marine aerosols are common. 展开更多
关键词 cloud-aerosol transition zone twilight zone aerosol-cloud interactions CALIPSO cloud vertical structure
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甘肃省气溶胶特征及其对云滴影响的飞机观测
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作者 王研峰 张强 +4 位作者 奚立宗 冷文楠 李霞 王蓉 黄山 《应用气象学报》 北大核心 2026年第1期16-28,共13页
基于2021—2023年甘肃省中东部的6次飞机观测数据,分析气溶胶垂直分布特征及气溶胶对云滴的影响。结果表明:垂直方向上气溶胶数浓度与气溶胶有效直径呈反相变化,从地面至3200 m高度,气溶胶数浓度随高度增加从7540 cm^(-3)减少至3040 cm^... 基于2021—2023年甘肃省中东部的6次飞机观测数据,分析气溶胶垂直分布特征及气溶胶对云滴的影响。结果表明:垂直方向上气溶胶数浓度与气溶胶有效直径呈反相变化,从地面至3200 m高度,气溶胶数浓度随高度增加从7540 cm^(-3)减少至3040 cm^(-3),气溶胶有效直径随高度增加从0.58μm增大至1.06μm;在3200~4600 m高度,两者分别减少、增大的趋势变缓;在4600 m高度以上,两者随高度增加基本不变。在水汽有限条件下,当气溶胶数浓度从123.3 cm^(-3)增加至1877 cm^(-3)时,云滴数浓度从57.8 cm^(-3)增加至619.4 cm^(-3),云滴有效半径从11.12μm减小至5.48μm;气溶胶数浓度超过1877 cm^(-3)时,云滴数浓度减少至80.7 cm^(-3),云滴有效半径增大至8.47μm。在云底附近的高气溶胶数浓度条件下,云中形成大量较小云滴,低气溶胶数浓度条件下,云滴形成受到抑制,云中形成少量较大云滴。云中液态水含量(LWC)与云滴数浓度和云滴增长相关,LWC<0.02 g·m^(-3)时,云滴数浓度随气溶胶数浓度增加而缓慢增加,云滴有效半径较小;相同气溶胶数浓度下,LWC≥0.1 g·m^(-3)时,云滴数浓度显著升高,云滴有效半径增大,生成较大云滴。 展开更多
关键词 气溶胶 云中液态水含量 云滴 飞机观测
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华南高山站点云水中硝基酚类化合物的分布特征及其影响因素
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作者 岑如霞 林菊英 +3 位作者 孙伟 彭宵璁 张国华 毕新慧 《地球化学》 北大核心 2026年第1期169-178,共10页
硝基酚类化合物(NPs)是大气棕碳的重要组成部分,对环境、气候和人体健康具有重要影响。然而,其在云中的形成机制及关键影响因素尚未完全明确。2021年4月8日~5月5日在华南天井山高山站点采集云水、云间隙颗粒物和无云大气颗粒物PM_(2.5)... 硝基酚类化合物(NPs)是大气棕碳的重要组成部分,对环境、气候和人体健康具有重要影响。然而,其在云中的形成机制及关键影响因素尚未完全明确。2021年4月8日~5月5日在华南天井山高山站点采集云水、云间隙颗粒物和无云大气颗粒物PM_(2.5)样品,利用离子色谱、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和气相色谱–质谱联用仪(GC-MS)定量分析水溶性离子、金属元素及14种NPs浓度,并通过相关性分析和随机森林方法评估O_(3)、SO_(2)、NO_(x)、温度以及云水性质(液态水含量、pH值、水溶性离子和金属等)对云中NPs形成的影响。结果表明:(1)华南高山站点云水、云间隙颗粒物和无云大气颗粒物中NPs浓度分别为15.2±11.3μg/L、9.1±2.4 ng/m^(3)和9.5±4.4 ng/m^(3);云水中4NP占总NPs的比例为58.2%,显著高于云间隙颗粒物,表明云过程显著促进4NP形成;(2)相关性分析显示,4NP与Fe、Mn、NO_(3)^(-)、C_(2)O_(4)^(2-)、K^(+)、pH值等因素均呈良好相关性;(3)随机森林分析表明,影响云中4NP形成的主要因素为重金属(Fe、Mn、Zn、Pb)和水溶性离子NH_(4)^(+)。 展开更多
关键词 硝基酚类化合物 液相反应 二次有机气溶胶 云水
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呼和浩特市不同天气背景下飞机观测气溶胶和云凝结核特征分析
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作者 樊茹霞 史金丽 +1 位作者 于水燕 许志丽 《内蒙古气象》 2026年第1期9-14,共6页
文章基于呼和浩特市3次典型天气条件下的飞机观测试验数据,分析气溶胶粒子谱分布、云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)数浓度垂直分布特征,以及气溶胶数浓度与云凝结核数浓度的相关性。结果表明:污染天气的气溶胶粒子平均数浓度最... 文章基于呼和浩特市3次典型天气条件下的飞机观测试验数据,分析气溶胶粒子谱分布、云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)数浓度垂直分布特征,以及气溶胶数浓度与云凝结核数浓度的相关性。结果表明:污染天气的气溶胶粒子平均数浓度最高,为25~163个·cm^(-3);次清洁天气下降至23~61个·cm^(-3);清洁天气时最低,仅为3~11个·cm^(-3)。空中大于0.30μm的气溶胶粒子数浓度均较低,与地面观测结果一致。清洁天气时CCN数浓度最低,在1500~4700 m高度CCN数浓度平均值为109个·cm^(-3),垂直变化趋势平缓但存在离散性。CCN数浓度均随过饱和度的增加而增大,随高度升高而递减。气溶胶数浓度与CCN数浓度(过饱和度为0.4%)呈正相关关系,相关系数的平方(R^(2))为0.35~0.60。气溶胶粒子平均有效直径在清洁和污染天气分别为0.41μm(最小)和1.14μm(最大),且平均有效直径最小时,气溶胶与CCN数浓度相关性最强。 展开更多
关键词 飞机观测 气溶胶 云凝结核 数浓度 平均有效直径
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青藏高原东北部一次层状云云滴谱宽度的飞机观测研究
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作者 王研峰 奚立宗 +2 位作者 刘莹 庞朝云 李宝梓 《大气科学学报》 北大核心 2025年第4期653-662,共10页
云滴谱离散度是量化云微物理过程的参数之一,对气溶胶-云-降水过程研究至关重要。利用2022年4月27日在青藏高原东北部的飞行探测资料,分析了云内微物理量和云滴谱宽度分布特征。结果表明:1)低层夹卷作用和活化过程较弱导致此次过冷层状... 云滴谱离散度是量化云微物理过程的参数之一,对气溶胶-云-降水过程研究至关重要。利用2022年4月27日在青藏高原东北部的飞行探测资料,分析了云内微物理量和云滴谱宽度分布特征。结果表明:1)低层夹卷作用和活化过程较弱导致此次过冷层状云云滴谱宽度在云低层较大;中层大量气溶胶活化过程导致云滴竞争水汽限制了云滴尺度增长,云滴谱宽度减小;上层云滴凝结增长过程导致云滴谱宽度变小。2)当云中液态含水量和云滴数浓度分别低于0.025 g·m^(-3)和30个·cm^(-3)的阈值时,云滴谱离散度值分散(0.30~0.85);高于阈值时,云滴谱离散度减小并收敛在很小范围变化(0.3~0.5)。3)相对于云滴谱标准差,气溶胶变化对云滴平均半径的影响主导了气溶胶浓度与云滴谱离散度负相关程度。4)云雨自动转化率与云滴谱离散度之间存在正相关关系,说明云滴谱离散度越大,云水向雨水转化效率高。 展开更多
关键词 过冷层状云 云滴谱宽度 气溶胶浓度 飞机观测
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新疆天山地区夏季大气气溶胶粒径分布和云凝结核活化特征 被引量:1
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作者 武自豪 刘安康 +11 位作者 王红磊 银燕 甄钟秀 陈魁 杨璟 李圆圆 李斌 景晓琴 杨军 陈倩 刘思晗 可玥 《大气科学》 北大核心 2025年第2期297-312,共16页
2019年8月4~25日使用气溶胶宽范围粒径谱仪和云凝结核计数器观测获得了新疆中天山地区气溶胶和云凝结核(CCN)数浓度数据,结合气象要素资料和HYSPLIT模型,分析了CCN和气溶胶粒径分布特征及其影响因素。结果表明:在观测期间,天山气溶胶数... 2019年8月4~25日使用气溶胶宽范围粒径谱仪和云凝结核计数器观测获得了新疆中天山地区气溶胶和云凝结核(CCN)数浓度数据,结合气象要素资料和HYSPLIT模型,分析了CCN和气溶胶粒径分布特征及其影响因素。结果表明:在观测期间,天山气溶胶数浓度均值为3607±4105 cm^(-3),爱根核模态粒子占比最高(64.76%)。CCN数浓度在0.1%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%过饱和度下的均值分别为185±185 cm^(-3)、648±345 cm^(-3)、1578±1045 cm^(-3)、2077±1417 cm^(-3)和2408±1657 cm^(-3)。气溶胶数浓度平均谱分布呈单峰型,峰值粒径位于29.5 nm。气溶胶数浓度日变化在08:00(北京时,下同)、17:00和20:00出现峰值,主要受边界层高度日变化、山谷风和排放源等影响。不同模态气溶胶粒子数浓度日变化不同,爱根核模态粒子呈双峰型,积聚模态粒子呈三峰型,而核模态粒子数浓度日变化呈单峰型可能与新粒子生成有关。CCN活化谱拟合结果为N=3111S0.896(S为过饱和度,N为过饱和度S下CCN数浓度),属于清洁大陆型特征。CCN数浓度日变化在08:00、18:00和21:00出现峰值。新粒子生成事件有利于天山地区CCN数浓度的增加,在0.1%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%过饱和度下新粒子生成事件天CCN平均数浓度分别比非新粒子生成事件天高13%、18%、25%、22%和20%。相对湿度(RH)对核模态粒子数浓度影响较大,对其他模态粒子数浓度影响较小,随着RH的增加,气溶胶谱分布向大粒径方向偏移。当RH>60%时,气溶胶及CCN数浓度随RH增加均出现减少的趋势。由于地形与山谷风的影响,偏北风与偏东风下气溶胶和CCN数浓度较高。天山气团主要有西方气团(占比29.2%)、西北气团(29.3%)、东北气团(27.0%)和南方气团(14.5%)四类。由于气团来向和移动路径的不同以及北方城市带的影响,来自天山北面的东北气团气溶胶数浓度最大,为5449±3793 cm^(-3),南方气团最低,为1971±2087 cm^(-3)。东北气团各过饱和度下CCN数浓度均较高,比最低的南方气团高100%~150%。 展开更多
关键词 天山 气溶胶 云凝结核 气象要素 新粒子生成事件 不同主导气团
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偏振云粒子谱仪(CAS-DPOL)的数据处理和应用
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作者 黄敏松 李秋柏 《大气科学学报》 北大核心 2025年第6期1004-1013,共10页
对小云粒子(粒径<50μm)的相态进行检测是云物理飞机测量领域的一个难点,而利用云粒子的偏振信息对云粒子相态进行鉴别是目前云物理研究领域比较认可的一种方法。本文针对偏振云粒子谱仪(cloud aerosol spectrometer with depolariza... 对小云粒子(粒径<50μm)的相态进行检测是云物理飞机测量领域的一个难点,而利用云粒子的偏振信息对云粒子相态进行鉴别是目前云物理研究领域比较认可的一种方法。本文针对偏振云粒子谱仪(cloud aerosol spectrometer with depolarization,CAS-DPOL)所测云粒子偏振参量的应用需求展开研究,通过对现有方法的比较分析,整合出一套适合于该仪器的方法和阈值。基于所整合出的方法和阈值以及该仪器在2021年5月23日东北冷涡天气的一次航测结果,探讨了该仪器在人工影响天气和飞机自然结冰探测领域的应用,此次航测发现温度在-1~-8℃的云内过冷云滴数对总云粒子数占比的平均值可达到80.18%,云相以混合相为主,间有纯过冷水云相存在;此次航测以云粒子谱仪所测数浓度大于5 cm^(-3)作为过冷滴存在的下限判定指标是比较可信的;此外,飞机在此次航测中的自然结冰强度为微量结冰,没有探测到符合《运输类飞机适航标准》附录C曲线要求的结冰气象条件。 展开更多
关键词 偏振云粒子谱仪 东北冷涡 飞机测量 飞机积冰 人工影响天气
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云—气溶胶星载激光雷达的二维简单多尺度层次检测方法
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作者 余泓洋 徐维维 +2 位作者 毛飞跃 臧琳 龚威 《遥感学报》 北大核心 2025年第8期2531-2543,共13页
星载激光雷达能够观测云—气溶胶特性的垂直剖面分布,是云—气溶胶研究和监测的独特手段。正交偏振云—气溶胶激光雷达(CALIOP)已在轨运行多年,提供了大量云—气溶胶剖面观测的数据资料。从激光雷达数据中检测云和气溶胶层次的空间位置... 星载激光雷达能够观测云—气溶胶特性的垂直剖面分布,是云—气溶胶研究和监测的独特手段。正交偏振云—气溶胶激光雷达(CALIOP)已在轨运行多年,提供了大量云—气溶胶剖面观测的数据资料。从激光雷达数据中检测云和气溶胶层次的空间位置,是精确反演和提取层次信息的前提。CALIOP官方算法运用经验阈值检测层次,存在较多的层次漏检。当前以一维简单多尺度算法(1D-SMA)为代表的假设检验算法,通过检验给定信号是否符合背景大气分布假设,避免了设置传统的经验阈值阵列,提高了检测准确性。然而,上述方法均未考虑层次信号在二维垂直剖面场景中的空间连续性,漏检现象仍有发生。因此,本文进一步提出了基于伯努利概率分布的二维简单多尺度算法(2D-SMA),运用统计概率模型替换经验阈值阵列,并结合覆盖多根廓线的二维层次检测窗口,实现对相邻廓线信号空间关联的利用。新算法在全水平分辨率(5—80 km)综合检测的层次总面积,比CALIOP官方算法多50.45%,比一维方法1D-SMA多32.45%。新算法仅在5—20 km水平分辨率就能实现与官方算法全分辨率面积相当的层次检出量。最后,本文通过冰云退偏比评估,验证了新算法检测的可靠性。 展开更多
关键词 遥感 星载激光雷达 CALIOP 云和气溶胶 层次检测 多尺度
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丹江口水库汇水区气溶胶和云微物理特征垂直分布的飞机观测研究 被引量:1
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作者 何川 李军霞 +3 位作者 张骁拓 高扬 黄胜 张小军 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第6期697-709,共13页
基于2024年5月10日和20日在丹江口水库汇水区开展的针对气溶胶和积层混合云的两次飞机观测,利用机载探测资料,分析了水库汇水区气溶胶和云微物理量的垂直分布特征。结果表明,气溶胶数浓度总体随高度的增加呈下降趋势,与白天相比,夜晚近... 基于2024年5月10日和20日在丹江口水库汇水区开展的针对气溶胶和积层混合云的两次飞机观测,利用机载探测资料,分析了水库汇水区气溶胶和云微物理量的垂直分布特征。结果表明,气溶胶数浓度总体随高度的增加呈下降趋势,与白天相比,夜晚近地层气溶胶浓度更高,最高达4000 cm^(-3)。中低层气溶胶中值体积直径约为0.2~0.3μm,有效直径约为0.6~0.8μm。气溶胶粒子主要集中在小粒径段,粒子谱为多峰分布,第一峰值直径为0.14μm。云内气溶胶浓度基本都略低于云外,而更强的吸湿增长作用导致气溶胶粒径更大。气团后向轨迹分析结果表明,近地层气溶胶粒子主要来自局地排放,高层粒子主要来自远距离传输,5月10日观测点周围人为排放产生的污染性细颗粒物是造成近地层气溶胶浓度高于5月20日的主要原因。两次观测的积层混合云内的云滴有效直径整体均在25μm以内,云滴数浓度最大值分别为118 cm^(-3)和205 cm^(-3),5月10日和20日云内液水富集层分别在6100 m和5500 m左右,液水含量最大值分别为0.44 g m^(-3)和0.78 g m^(-3)。由于气溶胶粒子竞争水汽的作用,云底附近的较高气溶胶浓度使得云滴浓度出现高值,同时云滴直径减小。小云滴阶段粒子谱为单峰分布,不同高度的峰值粒径略有差异,主要集中在11~25μm,雨滴和冰晶阶段粒子谱转变为多峰分布。 展开更多
关键词 丹江口水库 气溶胶 云微物理 飞机观测
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近20年河北地区气溶胶及云降水微物理特征飞机观测研究进展
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作者 董晓波 麦榕 李军霞 《气象》 北大核心 2025年第2期143-152,共10页
河北省利用加装云物理探测仪器的人工影响天气飞机常年开展气溶胶和云微物理观测研究,在气溶胶、云凝结核(CCN)、云降水宏微观结构特征和人工影响天气催化作业试验等领域取得了系列的研究成果。对近20年来利用飞机平台在河北地区开展气... 河北省利用加装云物理探测仪器的人工影响天气飞机常年开展气溶胶和云微物理观测研究,在气溶胶、云凝结核(CCN)、云降水宏微观结构特征和人工影响天气催化作业试验等领域取得了系列的研究成果。对近20年来利用飞机平台在河北地区开展气溶胶和云降水物理观测取得的研究成果进行系统总结,归纳了具有统计意义的气溶胶、CCN和云微物理特征参数的垂直结构、空间分布以及季节变化等特征。结合四次针对飞机人工增雨作业及效果检验的观测试验,展示了在催化作业前后云中过冷水区宏微观特征量变化的物理证据。在总结已有研究成果的基础上提出未来发展方向,为华北区域乃至全国开展气溶胶与云物理飞机观测和飞机催化作业提供建议与参考。 展开更多
关键词 气溶胶 云微物理 飞机观测 河北地区
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华东地区一次中尺度对流云系过程与气溶胶相互作用的数值模拟
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作者 张子涵 陈倩 +4 位作者 周学东 郭俊 王佳 况祥 吴奕霄 《气象科学》 2025年第5期690-703,共14页
本文利用耦合了化学模式的中尺度气象数值模式WRF-Chem,对2019年华东地区一次中尺度对流天气过程进行模拟,着重研究了人为活动生成的气溶胶对于云降水宏微观结构和演变过程的影响以及云降水过程对气溶胶的湿清除作用。研究发现,由于人... 本文利用耦合了化学模式的中尺度气象数值模式WRF-Chem,对2019年华东地区一次中尺度对流天气过程进行模拟,着重研究了人为活动生成的气溶胶对于云降水宏微观结构和演变过程的影响以及云降水过程对气溶胶的湿清除作用。研究发现,由于人为排放源的加入,研究期间内的地表降水减弱,云中凝结和凝华过程受到抑制,云内对流核心区的垂直气流速度整体减弱,最终抑制了对流的发展。云中除云滴外,雨滴、冰晶、雪和霰的质量浓度均在12 km以下减少。对于雨、雪和霰的质量浓度源汇项分析发现,雨水含量的减少主要是由于雨滴碰并云滴和霰的融化受到抑制,导致雪和霰减少的主要微物理过程均与0℃层以上的过冷水含量有关。上述微物理过程减弱的峰值高度与水成物粒子质量浓度减少的峰值高度均有较好的对应。云中微物理过程的增强或减弱同样作用于云中活化气溶胶清除过程,对于模拟期间云滴(活化气溶胶)清除特征的研究发现,在污染情况下,云滴的清除量增多,但清除率降低。清除率的差异主要归因于雨滴对云滴的碰并过程。而污染情况下的清除量增多则是由于其云滴数浓度本身较大,即使清除率较低,也能清除较多的云滴。污染情况下雨滴的质量浓度和数浓度均减少,但碰并消耗的云滴数量增多。 展开更多
关键词 WRF-Chem 深对流过程 气溶胶 湿清除 云-气溶胶相互作用
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利用星载激光雷达资料研究东亚地区云垂直分布的统计特征 被引量:74
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作者 李积明 黄建平 +1 位作者 衣育红 吕达仁 《大气科学》 CSCD 北大核心 2009年第4期698-707,共10页
已有研究表明:云的垂直结构(简称CVS)是一个在卫星资料反演和气候模式预测中很重要的云特征。本文通过利用美国2006年刚发射的卫星CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Obser-vations)所负载的激光雷达Level... 已有研究表明:云的垂直结构(简称CVS)是一个在卫星资料反演和气候模式预测中很重要的云特征。本文通过利用美国2006年刚发射的卫星CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Obser-vations)所负载的激光雷达Level2_05km的云数据,研究了东亚地区(18°N^53°N,74°E^144°E)云的垂直分布特征。结果表明:东亚地区多层云云量在夏季、秋季、冬季、春季分别为43.6%、29.6%、21.1%、33.3%,而多层云分布中双层云比例最大。云顶和云底高度除了随季节变化显著外,还有明显的区域特征。单层云、双层云以及三层云的云顶和云底高度的数据显示,三层云中最上层的云顶和云底最高,并始终高于两层云中最上层云的云顶和云底高度。平均云层厚度季节变化不明显,其值普遍在0.9~2km范围之间。而云层间距同样没有明显的季节和区域变化,其出现的概率随距离的增大而减小。其中,间距在0.35km的概率最大,占到将近50%。而间距在1.45km附近的概率大约为15%,高一点的可达到20%。 展开更多
关键词 cloud-aerosol LIDAR and INFRARED PATHFINDER Satellite OBSERVATIONS 云量 云的垂直结构
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气溶胶对云和降水的微物理效应
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作者 赵传峰 李杰峰 杨以坤 《大气科学》 北大核心 2025年第4期949-963,共15页
气溶胶主要通过调节辐射能量收支,并通过气溶胶—云相互作用改变云滴性质,显著影响云和降水的发生与发展,本文主要就气溶胶对云的微物理效应开展了综述研究。作为云凝结核或冰核,气溶胶可以有效地改变云的辐射与微物理特性。在辐射收支... 气溶胶主要通过调节辐射能量收支,并通过气溶胶—云相互作用改变云滴性质,显著影响云和降水的发生与发展,本文主要就气溶胶对云的微物理效应开展了综述研究。作为云凝结核或冰核,气溶胶可以有效地改变云的辐射与微物理特性。在辐射收支方面,气溶胶的增多会使得云滴粒径减小,云对短波辐射的反照率增大,形成云反照率效应;同时,它也会使得薄云的长波辐射系数增强,将更多的地面长波辐射阻挡在云层之下,形成云长波辐射效应。但吸收性气溶胶可能会促进云滴蒸发,从而减小云的反照率。在降水方面,当水汽不充分或风切变较强时,云滴数目的增多伴随云滴有效半径减小,从而抑制了降水,延长了云的生命时长;但是当云发展较为深厚时,更多更小的云滴可以被输送到0℃层以上,通过冻结释放潜热,从而促进了对流降水的产生。因此,气溶胶的云微物理效应可以抑制弱降水的形成,促进强降水的发生,进而导致极端天气事件发生频率的增加。然而,有许多研究观测得到了与以上理论不一致的现象。为了解释这些现象,本文通过总结前人的观测与理论研究成果,系统地提出了气溶胶—云相互作用背后的四种物理机理:单滴的水汽凝结与蒸发效应、群滴的水汽竞争效应、碰并效应和夹卷效应。这些机制的相互竞争导致了研究中观测到不同结果。最后,本文指出了气溶胶—云—降水相互作用研究中的挑战及未来研究方向,其主要包括提高数据观测能力,构建多因素影响下的气溶胶—云相互作用系统框架,优化参数化方案,以及推动人工智能在相关研究中的应用。 展开更多
关键词 气溶胶 云微物理效应 云降水 凝结增长 碰并增长
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长三角中心海陆上空气溶胶垂直结构特征
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作者 茹泓涛 郝增周 +1 位作者 厉运周 黄海清 《大气与环境光学学报》 2025年第3期338-352,共15页
大气气溶胶的垂直结构影响着气溶胶光学特征、大气环境污染分布和区域气候变化等。本文在地基站点数据验证的基础上,利用2013―2022年云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(CALIPSO)观测反演的气溶胶消光系数及其类型等垂直信息,研究... 大气气溶胶的垂直结构影响着气溶胶光学特征、大气环境污染分布和区域气候变化等。本文在地基站点数据验证的基础上,利用2013―2022年云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(CALIPSO)观测反演的气溶胶消光系数及其类型等垂直信息,研究了长三角中心海陆上空气溶胶垂直结构的季节分布和年度变化特征。结果表明,陆地上空气溶胶消光系数显著大于海洋上空,且陆地上空以污染大陆型和污染沙尘型气溶胶为主,海洋上空则以清洁海洋型和沙尘海洋型气溶胶为主。其中,春季受蒙古高原和塔克拉玛干沙漠的沙尘以及偏北风的影响,沙尘型气溶胶会长距离输送到长三角中心海陆上空;夏季城市工业发展带来的煤烟型气溶胶主要聚集于陆地1.5~3.5 km高度处,而海洋上空以海洋型气溶胶为主,且其消光系数在0~1.5 km高度处显著小于其他季节;秋冬季陆地上空的污染沙尘型气溶胶和污染大陆型气溶胶富集于0~1 km高度处,冬季地面气溶胶消光系数全年最高(约0.5 km^(-1)),但海洋上空的海洋型气溶胶始终占有较高比例,消光系数的季节性变化不大。整体而言,近10年内长三角中心区海陆上空整层气溶胶光学厚度(AOD)呈逐年下降趋势。 展开更多
关键词 长江三角洲 气溶胶 消光系数 云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星观测 垂直特征 海陆差异
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基于CERES资料的中国及周边地区地表太阳辐射时空分布特性研究
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作者 黄春林 沈昊 徐红星 《河南科学》 2025年第10期1477-1483,共7页
开展地表太阳辐射(SSI)时空分布特性研究是推动太阳能光伏产业进一步发展的有效途径。本文利用CERES提供的不同天空条件下地表辐射数据,对中国及周边地区SSI的时空分布、变化趋势、稳定性及影响因素进行了研究。结果显示,中国地区SSI呈... 开展地表太阳辐射(SSI)时空分布特性研究是推动太阳能光伏产业进一步发展的有效途径。本文利用CERES提供的不同天空条件下地表辐射数据,对中国及周边地区SSI的时空分布、变化趋势、稳定性及影响因素进行了研究。结果显示,中国地区SSI呈“西北高、东南低”的空间格局,近二十年以年均0.021 W/m^(2)的趋势缓慢增长。气溶胶是SSI年际变化的主要影响因素,随着2013年大气污染防治政策的实施,中国中东部等人类活动密集地区的气溶胶辐射效应由2001-2012年期间的增长趋势(约1 W/(m^(2)·a)),转变为2013—2023年期间的下降趋势(约-2 W/(m^(2)·a)),驱动SSI实现“先降后增”的趋势反转。虽然云对SSI的衰减程度远高于气溶胶,但对其年际变化不具备主导作用,且2013—2023年云辐射效应逐步增大,阻碍了SSI上升。近二十年SSI变化趋势结果可为中国及周边地区太阳能资源评估、光伏场站选址优化与并网提供科学支撑,同时证实了实施大气污染防治政策有利于中国地区太阳能资源的进一步提升。 展开更多
关键词 地表太阳辐射 时空分布 气溶胶和云
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北京地区对流层中上部云和气溶胶的激光雷达探测 被引量:88
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作者 邱金桓 郑斯平 +5 位作者 黄其荣 夏其林 杨理权 王文明 潘继东 孙金辉 《大气科学》 CSCD 北大核心 2003年第1期1-7,共7页
介绍了近年来研制的一台多波长激光雷达及其探测对流层高云和气溶胶的实验 ,并依据探测结果重点分析了北京 2 0 0 0年 1月至 4月对流层上部云和气溶胶在 5 32nm波长的消光系数分布特征。结果表明 :从 6km至 1 1km的气溶胶光学厚度值在 0... 介绍了近年来研制的一台多波长激光雷达及其探测对流层高云和气溶胶的实验 ,并依据探测结果重点分析了北京 2 0 0 0年 1月至 4月对流层上部云和气溶胶在 5 32nm波长的消光系数分布特征。结果表明 :从 6km至 1 1km的气溶胶光学厚度值在 0 0 1 5 2至0 0 2 84之间变化 ,均值为 0 0 1 92。从 6km至 1 1km的云光学厚度值在 0 0 1 4至 0 2 3之间变化。观测到的单层高云的厚度最大为 6km。 4月 6日 ,近年来最强的一次沙尘暴袭击北京。 4月 7日北京地区无可见云 ,激光雷达探测结果表明 ,从 4km至 1 0km高度范围内 ,存在一层厚度约为 6km的气溶胶粒子层 ,消光系数峰值处于 8km附近 ,比晴天无云时的消光系数值约大一个数量级。估计这是一层沙尘气溶胶 ,系由远距离输送至北京形成的。 展开更多
关键词 北京地区 气溶胶 对流层 激光雷达探测 高云
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高云和气溶胶辐射效应对边界层的影响 被引量:25
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作者 邓涛 张镭 +3 位作者 陈敏 吴兑 邓雪娇 谭浩波 《大气科学》 CSCD 北大核心 2010年第5期979-987,共9页
通过WRF(Weather Research and Forecasting)模式嵌套包含了高云和气溶胶辐射效应的大气边界层模式,结合激光雷达资料,进行数值模拟,定量分析高云和气溶胶辐射效应对城市边界层的影响。模式能很好地模拟出在高云和气溶胶辐射效应下城市... 通过WRF(Weather Research and Forecasting)模式嵌套包含了高云和气溶胶辐射效应的大气边界层模式,结合激光雷达资料,进行数值模拟,定量分析高云和气溶胶辐射效应对城市边界层的影响。模式能很好地模拟出在高云和气溶胶辐射效应下城市边界层的特征。夜间,气溶胶在低层起到保温作用,高云使得保温作用得到加强,地表增温达1.5K。中高层,气溶胶降低所在气层温度,高云使得降温幅度减少,降温达0.2~0.7K。白天,高云和气溶胶减少到达地面的太阳短波辐射,导致低层温度降低,地表降温达1.3K。中高层,气溶胶加热所在的气层,高云使得这一增温幅度减少,在500m处增温最大,达0.85K。无论白天还是夜间,气溶胶的辐射效应都会抵消一部分形成山谷风的热力条件,使得中低层的风速减少,这种影响在白天显得尤为明显。高云的存在使得这种抵消得到少量的补偿。 展开更多
关键词 高云 气溶胶 大气边界层 数值模拟
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合肥上空卷云和沙尘气溶胶退偏振比的激光雷达探测 被引量:68
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作者 刘东 戚福弟 +2 位作者 金传佳 岳古明 周军 《大气科学》 CSCD 北大核心 2003年第6期1093-1100,共8页
研制了一台L30 0偏振激光雷达 ,用于卷云和沙尘气溶胶后向散射光退偏振比的探测研究。介绍了偏振激光雷达的探测原理 ,叙述了L30 0偏振激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法。初步的探测结果表明 ,合肥西郊上空高度在 1 0k... 研制了一台L30 0偏振激光雷达 ,用于卷云和沙尘气溶胶后向散射光退偏振比的探测研究。介绍了偏振激光雷达的探测原理 ,叙述了L30 0偏振激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法。初步的探测结果表明 ,合肥西郊上空高度在 1 0km左右的卷云的退偏振比在 0 4~ 0 5之间 ,沙尘气溶胶的退偏振比在 0 2~ 0 3范围内 ,但是剧烈沙尘暴的气溶胶的退偏振比可达到 0 展开更多
关键词 偏振激光雷达 卷云 沙尘气溶胶 合肥市
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兰州地区高云和气溶胶光学特性及其辐射效应 被引量:18
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作者 邓涛 张镭 +6 位作者 吴兑 夏俊荣 宋薇 邓雪娇 谭浩波 毕雪岩 李菲 《高原气象》 CSCD 北大核心 2010年第1期230-235,共6页
利用激光雷达探测分析了兰州上空的高云与气溶胶的光学参数,并用LOWTRAN7定量模拟出高云对气溶胶辐射特性的影响。结果表明,消光系数廓线与相对湿度廓线随高度的变化一致性较好,气溶胶层主要在2km以下,低层气溶胶和高云的消光系数和相... 利用激光雷达探测分析了兰州上空的高云与气溶胶的光学参数,并用LOWTRAN7定量模拟出高云对气溶胶辐射特性的影响。结果表明,消光系数廓线与相对湿度廓线随高度的变化一致性较好,气溶胶层主要在2km以下,低层气溶胶和高云的消光系数和相对湿度较大。白天,高云的存在使云下气溶胶短波加热率减小。有云和无云时气溶胶加热率的差别在地表处最为明显,中午前后差别较大,最大为11:00的0.096K.h-1。夜间,高云的存在使云下气溶胶长波冷却率减小,在1000m以下有云和无云时气溶胶冷却率的差别小,在1000m以上差别大,最大差别出现在1500m处(02:00~04:00),为0.033K.h-1。 展开更多
关键词 兰州地区高云 气溶胶 激光雷达 加热率
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东北区域空气质量时空分布特征及重度污染成因分析 被引量:50
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作者 陈卫卫 刘阳 +7 位作者 吴雪伟 鲍秋阳 高枞亭 张学磊 赵红梅 张世春 修艾军 程天海 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4810-4823,共14页
东北已成为我国又一个霾污染多发和重发区域.采用2013~2017年东北区域大气污染物地面监测数据、卫星数据和气象数据等信息,探讨了中国东北地区空气质量时空分布特征与重度污染成因.结果表明,"沈阳-长春-哈尔滨"带状城市群是... 东北已成为我国又一个霾污染多发和重发区域.采用2013~2017年东北区域大气污染物地面监测数据、卫星数据和气象数据等信息,探讨了中国东北地区空气质量时空分布特征与重度污染成因.结果表明,"沈阳-长春-哈尔滨"带状城市群是全年污染最严重的区域,空气质量指数(AQI)的空间分布具有明显的季节性,冬季污染最严重,春季吉林省西部周围为椭圆形污染区,夏季和秋季大部分时间空气质量最佳.3个典型的霾污染时期是10月下旬和11月上旬(即秋末和初冬,时期一),12月下旬和1月(即冬季最冷的时候,时期二),及4月到5月中旬(即春季沙尘和农业耕作期).时期一,季节性作物残茬焚烧和冬季采暖用煤燃烧产生的PM2.5强排放是极端霾事件发生的主要原因(AQI> 300);时期二,在最严寒月份里,重度霾污染事件(200 <AQI <300),主要由燃煤和汽车燃料消耗的PM2.5排放量高,大气边界层较低,以及大气扩散性差等共同引起;时期三,春季PM10浓度较高,主要是由内蒙古中部退化草原的风沙和吉林省西部裸地的区域性扬尘传输造成的.同时,当地农业耕作本身也释放PM10,并提升了裸土的人为源矿物尘的排放强度. 展开更多
关键词 PM10 PM2.5 中分辨率成像光谱仪(MODIS) 云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星观测(CALIPSO) 农业活动 燃料消耗 气溶胶光学厚度(AOD)
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