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基于MODIS卫星数据分析近十四年中国地区云参数的时空变化特征

李晓攀  
【摘要】:云作为影响气候变化的重要因子,它在地-气系统之间的水循环和辐射能量平衡过程中起着至关重要的作用。在全球气候变暖的背景下,研究中国地区云参数的微物理特征及时空变化特征对于进一步认识全球或局地气候变化以及了解云在气候变化中的气候反馈效应等意义重大。本文采用数值统计分析的方法对AERONET(AErosol RObotic NETwork)站网云模式站点的云光学厚度数据进行数据处理,获得东亚不同地区云光学厚度的日变化及季节变化特征,然后利用该数据对MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)卫星反演云光学厚度的产品进行验证和比较,最后利用MODIS卫星数据分析云参数的时空变化特征。云模式站点统计分析结果表明,云光学厚度在不同地区日变化及季节变化显著。具体来说上午较低,中午12时至下午16时达到最大,随后开始减弱。由于气候及当地环境等因素导致季节变化在不同地区表现出明显的差异。AERONET云模式结果与MODIS卫星产品之间具有较好的正相关(R=0.77),但MODIS卫星反演云光学厚度的值相对AERONET云模式整体偏低。MODIS卫星产品分析结果表明云光学厚度具有显著的季节变化特征,中国南北地区光学厚度的空间差异较为明显。南方云光学厚度随季节先减后增,夏季最小,冬季最大,北方地区变化与其相反。影响中国不同地区云光学厚度变化趋势的可能原因有气候因素(季风、副热带高压)、人为因素(人为气溶胶)、自然条件(地形、海拔)等。研究发现,水云相对冰云而言,光学厚度整体明显偏高,且不同季节南北区域水云光学厚度差异更为显著。冰云云水路径的季节和空间变化特征显著,夏季冰云云水路径整体偏高,冬季较弱。而南方地区的冰云云水路径高于北方。水云云水路径季节差异性不明显,但其空间分布与冰云基本一致。在东北及长江中下游以南云水路径的年际变化呈逐渐递增的趋势。云量的季节变化差异较小,空间变化较为显著,全年中国南方地区云量高于北方,秋季云量整体相对偏低。在东南沿海地区云量的年际变化呈逐渐递增的趋势,而西南和内蒙古部分地区云量的年际变化呈逐渐递减的趋势。中国地区云顶温度的空间和季节变化差异显著,云顶温度在中国东南地区最大,西南西部地区最小。云顶温度在南北地区的季节变化特征相反,北方大部分地区云顶温度随季节变化先增后减,春季最小,秋季最大;而南方大部分地区随季节变化先减后增,夏季最小,秋、冬秋最大。东南及西部大部分地区云顶温度的年际变化呈逐渐递减的趋势。云顶气压空间和季节变化差异显著,云顶气压在中国东部地区高于西部,自东北至西南方向云顶气压的空间分布呈现逐渐递减的趋势,云顶气压随季节先减后增,夏季最小,冬季最大。


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