北太平洋不同地区低云的年际、季节和次季节变化特征及影响因子

发布时间：2020-06-29 09:28

【摘要】：本文利用中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,简称MODIS)提供的云产品数据和欧洲中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,简称ECMWF)提供的大气再分析资料,应用了多元线性回归分析、合成分析和小波分析等方法对北太平洋不同地区低云的季节、年际和次季节变化特征及影响因子进行了研究。主要结论如下:(1)在年际尺度上,夏季北太平洋东部地区低云云量(Low Cloud Fraction,简称LCF)的增加与边界层逆温强度(Estimated Inversion Strength,简称EIS)的增强和以及海温(Sea Surface Temperature,简称SST)的降低有关,其中厄尔尼诺现象起着十分重要的作用。厄尔尼诺会通过提高SST使EIS降低,从而与LCF之间形成负反馈作用。在北太平洋西部地区,冬季LCF的增强与感热通量(Sensible Heat Flux,简称SHF)和冷平流呈正相关,这可能与副极地海洋锋(Subpolar Frontal Zone,简称SPFZ)的增强有关。SPFZ会通过增强海表冷平流使向上的SHF增加,进一步促进低云的形成。(2)北太平洋东部和西部地区LCF季节变化的影响因子存在很大的差异。在北太平洋东部地区,LCF在夏季的增加主要受到EIS和相对湿度(Relative Humidity,简称RH)的促进作用。在北太平洋西部地区,冬季LCF的增加主要是由增强的感热通量SHF和冷平流引起的。(3)北太平洋东部和西部地区均存在明显的LCF次季节信号。在北太平洋东部地区,LCF的次季节变化与海面风速和EIS呈正相关,与SST和温度平流呈负相关。该地区增强的海表风速和冷平流可以通过提高EIS来促进低云的形成。同时,LCF的增加会使得到达地面的太阳短波辐射减少,从而使SST降低。在北太平洋西部地区,LCF的次季节变化主要受海表风速,冷平流和SHF的影响,并与这些影响因子成正相关。该地区增强的海表风速和冷平流可以通过增加SHF来促进低云的形成。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P461
【图文】：

北太平洋,年际变化,低云,云量

在年际尺度上，北太平洋 LCF 与 EIS 之间的正相关关系较弱（图3.1），说明 EIS 不是影响北太平洋 LCF 年际变化的唯一因子。此外，也有学者指出在北太平洋，LCF 的年际变化在很大程度上会受到海温、边界层逆温强度、感热通量、垂直速度以及温度平流的影响[84-85]。在本小节中，我们主要关注在北太平洋不同地区，LCF的年际变化分别会受到哪些因素的影响。图 3.1 北太平洋低云云量年际变化异常对应的边界层逆温强度频率，左上角为相关系数，虚线表示标准差（Koshiro T 等，2017）

低云,北太平洋,云量,海温

解释低云的气候态分布以及季节变化特征[18,24]。因此，我们根据公式（2.1）中的一步计算得出了 EIS。图 4.2c 和 4.2d 分别给出了 2003—2015 年北太平洋夏季和IS 多年平均的气候分布特征。从图中可以明显看出，在夏季，EIS 的大值区主要 25°N，125°W 附近的墨西哥西海岸以及 40°N 以北的中纬度地区（图 4.2c），这 LCF 的空间分布特征基本一致（图 4.2a）。与夏季相比，冬季 EIS 大值区在墨西岸依然存在，但强度要远小于夏季（图 4.2d）。这一区域对应的冬季 LCF 也要夏季，说明在这一区域，LCF 与 EIS 的季节变化特征基本一致。值得注意的是，西北太平洋鄂霍次克海附近，EIS 呈现出局地最小值，并且其绝对值小于零，这季该区域大气边界层很不稳定（图 4.2d）。但是这一区域对应的冬季 LCF 却存最大值，这与前人所提出的 EIS 与 LCF 之间存在正相关关系的研究结果相矛盾此 EIS 不能解释该区域 LCF 的季节变化，说明该地区低云的季节变化可能是由响因子控制的。

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