全球云水量气候分布及变化趋势特征分析

程敬雅 游庆龙 , 蔡淼

1 复旦大学大气与海洋科学系，上海 200438

2 珠海复旦创新研究院，广东珠海 518057

3 中国气象科学研究院，北京 100081

1 引言

云是自然界水循环过程中有形的结果，全球云平 均 覆 盖 约 为69%（Rossow and Schiffer,1999;Stubenrauch et al.,2013），在气候系统中担任着绝对重要的角色。云相态的改变可释放大量潜热加热大气，同时它能吸收和反射太阳短波辐射并吸收和放射长波辐射，影响大气的能量收支平衡，驱动大气的运动，制约大气中水循环交换过程（Yang et al.,2006;傅 云 飞 等，2008;Kiemle et al.,2011）。云及其辐射相互作用是对未来气候预测的最大不确定性，云复杂的反馈机制使其成为气候敏感性的最大不确定源（Cess et al.,1989;Held and Soden,2000;汪方和丁一汇，2005）。云是由悬浮在大气中的小水滴和小冰晶等水凝物组成，云中水凝物的相态与分布对云的特性有直接的影响。在20世纪80年代之前还没有全球范围内云中水凝物含量的观测（Platt et al.,1987;Rossow and Schiffer,1999），对于云中发生的微物理过程还无法进行描述，多基于经验理论参数化法来计算潜热通量（Kuo,1965;Klemp and Wilhelmson,1978）。Tao et al.（1990）提出云粒子相态的转变对云中热量平衡起决定性作用，云中液态水和固态水相对含量的多少及其分布廓线可以有效的估算潜热。云中水凝物含量差异还会导致云对长波辐射和太阳短波辐射的反射率、透过率和吸收率有所不同（汪宏七和赵高祥，1996），从而进一步影响云的辐射性质，制约地气系统的能量收支平衡（Somerville,1985;Shupe and Intrieri,2004），平均0.05 kg/m2的液态水含量变化将导致云 净 辐 射 强 迫 改 变－25 W/m2（Greenwald et al.,1995）。同时，云中含水量与降水强弱也有直接联系，液态水含量高的低云有利于降水的发生发展（刘健和董超华，2002;杨大生和王普才，2012）。……