论文部分内容阅读
云在大气中的时空分布、云系内部结构及其发展演变过程是当前大气遥感、天气预报和气候预测的重要前沿课题。随着越来越多环境和气象卫星发射升空，揭示降水云的宏微观特性以及云和降水的关系已逐渐成为可能。本文基于A-Train国际卫星编队中Aqua和CloudSat两颗卫星反演的云数据产品，分析了总云量和低层云的特性参量在新疆地区云的时空分布规律，在此基础上结合地面降水量资料针对天山山区选取了CloudSat卫星监测到的8次中到暴雨过程，对冰云的含水量、粒子有效半径和粒子数浓度的垂直分布特征进行了研究，并考察了这三个冰云参量与降水量之间的相关关系，结果如下：
1.新疆地区总云量和低层云的特性参量分布差异很大。三大山区的总云量和低层云云量的年变化趋势相似，春夏季云量值较高，而秋冬季云量减少，且两种云量的五年月平均变化显著相关；低层云的冰水柱含量春夏季高，秋冬季较少，而云水含量在冬季最丰富；三大山区低层云的水云粒子有效半径年变化相似，夏季和秋季有效半径相对较小，冬春季偏大，但波动幅度不大，且三大山区五年月平均的最大值和最小值相差不大；天山和阿勒泰山区冰粒子有效直径的年变化幅度很小，而昆仑山山区8月份的有效直径急剧变小，与水云粒子有效半径一样，两种粒子尺度的最小值都出现在夏季的8月份；受山区海拔高度的影响，昆仑山山区的低层云有效高度最大，其次是天山山区。云参量的多年平均空间分布表明，不管是云量，还是低层云的云水柱含量、粒子尺度，天山地区都是高值区。
2.降雨云层的顶部和底部是冰水含量的低值区，冰水含量的高值区在云层中部6～7km高度处，并且在云的垂直高度上有最大峰值现象，但峰值出现的高度略有差异；冰水含量值域段越小，所占的分布比例越大。冰粒子有效半径的高值在云层的底部，并随着高度的上升呈变小的趋势；500～1000μm值域段的冰粒子有效半径所占比例较大，尤其是500～800μm值域段冰粒子有效半径占的比例最大，大于1500μm的冰粒子有效半径比例不超过1％。冰粒子数浓度随云层垂直高度的上升而增大，云层的底部是冰粒子数浓度的低值区，高值区出现在云层的中上部；8次降雨过程中有3次过程各个值域段(0～3513L-1)的冰粒子数浓度都有分布，2次过程中冰粒子数浓度的值域在0～2000L-1范围之间，另外2次过程在0～1500L-1的值域范围内。
3.不考虑云层高度，分别用云中冰水含量、冰粒子有效半径和冰粒子数浓度值的区域平均值分别代表三个参量值，考察8次降雨过程的云参量和降水量的相关关系。结果8次个例中冰水含量和冰粒子数浓度与降水量低度相关，冰粒子有效半径与降水量的相关性相对较显著；在4～9km高度段(5个高度层)冰水含量和冰粒子有效半径与降水量的相关性较好，云层越高相关性越差，而冰粒子数浓度在云层的中上部与降水量相关性比低层的相关性高。