吴振豪, 傅云飞. 2024. 北半球夏季热带和副热带昼间云粒子有效半径廓线特征的分析[J]. 大气科学, 48(5): 2031−2044. WU Zhenhao, FU Yunfei. 2024. Analysis of the Profile Characteristics of Effective Radius of Diurnal Cloud Particle over the Tropics and Subtropics in Boreal Summer [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 48(5): 2031−2044.
DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22182
云粒子有效半径是云微物理特征中重要的参数，与云的形成发展有着密切联系，可以通过多种探测手段对其进行研究。利用卫星反演的云粒子有效半径和云顶温度，分析得到的云粒子的廓线分布可以用于研究不同类型云的垂直发展结构，对云降水过程有更深入认识。
本文利用搭载在热带测雨卫星（TRMM）上的VIRS仪器观测数据首先分析了发生在江淮地区的梅雨降水过程，对该区域云粒子有效半径的空间分布以及垂直廓线进行了探究，并在此基础上进行多年统计，研究了夏季热带和副热带地区云粒子有效半径的空间分布、垂直廓线特征以及各区域间概率密度分布，从而揭示热带和副热带地区云粒子有效半径的差异及结构特征，得出以下主要结论：
图 1998～2012年热带和副热带夏季统计（a）云、（b）水云、（c）混合云和（d）冰云样本的空间分布，云粒子有效半径Re在0.5°格点统计计算。
（1）个例分析表明，在对流降水区域的云粒子有效半径多超过25 µm（局部高于35 µm），且主要以冰云或冷混合云为主；对流降水附近云系云粒子有效半径多在10～25 µm之间，以暖混合云或暖云为主；在T−Re分布中，云中微物理过程表现为混合相增长和冰晶增长，在260～280 K和10～25 µm范围出现Re的概率最大值（中心值高于1%）。
图 1998～2012年（a）热带陆面、（b）北半球副热带陆面、（c）南半球副热带陆面、（d）青藏高原、（e）热带洋面、（f）北半球副热带洋面、（g）南半球副热带洋面和（h）中国东部夏季云粒子有效半径自小至大排序前20%（0～20%）均值廓线和标准差廓线。
（2）统计结果表明，云粒子有效半径均值的空间分布不均匀，海陆差异明显，洋面区域的Re相对大于陆面区域；水云的Re相对最小，冰云的最大，大值区Re可达35 µm以上；从标准差的空间分布中，混合云的标准差相对最大，大值区高于10 µm，冰云的标准差整体分布较小；各区域的云粒子有效半径概率密度分布为单峰结构，除青藏高原为双峰结构，粒子大小主要集中在5～25 µm之间。
图 1998~2012年夏季（a）热带陆面、（b）北半球副热带陆面、（c）南半球副热带陆面、（d）青藏高原、（e）热带洋面、（f）北半球副热带洋面、（g）南半球副热带洋面和（h）中国东部云粒子有效半径随10.8 µm通道辐射温度、0.63 µm通道反射率分布。
（3）统计结果表明，云粒子有效半径的垂直廓线，在变化趋势上呈现随亮温降低云粒子有效半径先增大后减小；对于小粒子和适中粒子的云粒子廓线，洋面区域的Re廓线相对比陆面的值大，热带和北半球副热带区域的Re廓线相比南半球副热带区域大，而对于大粒子的云粒子各区域间差异较小；在标准差廓线上小粒子的大值区分布在冰相态区，适中粒子的大值区分布在混合相态区，大粒子的大值区分布在液态区；并且10.8 µm通道亮温的越低，0.63 µm通道反射率越高，云粒子有效半径越大，往往在亮温达到233 K附近，通道反射率高于0.8处，Re达到高值。
