低云在不同季节对东海黑潮海洋锋的响应研究

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本文选用高分辨率的CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星资料,结合欧洲中心的再分析资料,对东海黑潮区域低云对海洋锋的响应进行了气候分析和个例分析。气候分析中,将CALIPSO卫星在东海黑潮附近上空的8条轨迹2006-2013年的数据进行合成,探索春、冬季节低云穿过海洋锋的物理机制。研究发现低云云顶高度受几个因素控制:云顶/底高度自北向南逐渐抬升,在黑潮锋处存在突变,春季更是呈现北侧海雾南侧低云的分布;海气温差越大,即海气界面越不稳定,低云云顶高度越高:边界层越不稳定,越有利于云层抬升;低云云顶高度还受800hPa垂直运动的影响,上升运动使云层抬升,下沉运动使云层高度降低。观察其再分析场可发现,暖水侧由于海表面风辐合,产生上升运动,冷水侧产生下沉运动,在海洋锋附近形成次级环流,春季暖水侧的上升气流可穿过边界层,到达对流层中层。由海表面风的合成分析可知,北风情况下低云响应显著,南风情况下中层云响应显著,黑潮锋上空中层云的频率多于两侧。低云云顶在海洋锋冷水侧、海气界面越稳定、边界层越稳定的区域,平滑度越好。黑潮锋上空出现两层云现象的频率最大。个例分析中,在东海黑潮区域分别选取冬、春、夏季的典型个例,对比分析层积云、层云、海雾三种边界层云。得到层积云发生在高空槽后,云顶1.2-2.5km,云底0.7-2km,云顶平滑度差,海气界面不稳定,地表偏北风,边界层不稳定,底层混合均匀,云层上方有逆温层存在:层云发生在高空槽前,伴有强烈冷平流,位于地面低压前部,云顶高度300-700m,较平滑,云底不接地,海气界面稳定,地表南风,边界层稳定,有不接地逆温,云区无下沉运动;海雾发生在高空槽后,低层有暖平流,地面位于高压中心,雾顶小于700m,底部接地,雾顶最为平滑,海气界面稳定,地表南风,风速很小,边界层稳定,逆温层很低,并伴有强烈下沉运动,地表相对湿度大于90%。黑潮锋通过影响海气边界层,进而影响低云的高度、形态等特性,文章气候分析与个例分析的结果是相容的。
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