Editor's Choice | 南海对流性和非对流卷云物理特性的空间变化问题

学术   科学   2024-07-01 11:00   北京  

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卷云的辐射气候环境效应是国际大气科学领域长期的前沿科学方向,其中海洋上的卷云特征如何变化也是非常关键的核心问题,对于理解气候变化特征无疑是重要的,南海卷云因其不可忽视的典型区域性,具有特别重要的科学和应用价值。

近日,来自中山大学大气科学学院空间大气物理前沿科学与技术组(ASAG:Advanced Science & Technology of Space and Atmospheric Physics Group)在Atmospheric and Oceanic Science Letters(AOSL)上发表一篇题为“Physical characteristics of convective and non-convective cirrus clouds from CALIPSO data over the South China Sea ”的研究性论文,从星载设备对地探测学的视觉,分析了南海卷云的对流和非对流性的时空变化特征问题。

南海在区域和全球气候系统中都发挥着关键作用,作为水汽和热量的主要来源,对天气模式和季风系统的区域效应有着重大影响。而覆盖该地区的卷云(图1)是南海辐射气候变化的重要组成部分,它们通过反射入射的太阳辐射和捕获出射的红外辐射来影响能量平衡,进而影响大气环流模式,了解该地区的卷云对于改进天气预报和气候模型至关重要。

由于南海是陆地、海洋和大气相互作用强烈的区域,在此背景下,该地区的深对流活动对于卷云的形成和维持至关重要,然而,对于该区域对流性卷云和非对流性卷云物理特征的研究十分有限。

研究发现,热带地区卷云的形成主要源于两种机制,主要是原位生成和对流形成,前者可以归因于大规模的垂直抬升、开尔文波、重力波等引起的负温度扰动,后者则主要来自深对流活动。

图1: 南海海洋大气中的卷云(拍摄地珠海,作者翁昊睿)

中山大学韩永教授团队在AOSL的最新研究结果表明,对流性卷云的样本数是非对流性卷云的三倍,对流性卷云表现出较高的冰水含量并伴随着潮湿的环境条件,而非对流性卷云的冰水含量较低;此外,进一步的分析揭示了对流性卷云和非对流性卷云的云量呈现出不同的垂直分布,对流性卷云的最大云量出现在14 km,而非对流性卷云则出现在15–16 km(图2);同时,研究还阐明了驱动两种类型卷云云量的季节性变化机制,即对流性卷云云量的季节性变化主要受自下而上的正比湿异常影响,而非对流性卷云则受自上而下的负温度异常驱动。上述结果有助于我们进一步理解南海上空卷云时空特征在区域辐射气候环境效应方面的作用。

图2:两种类型卷云的云量和冰质量密度的高度-纬度剖面。(a)和(c)分别为对流性卷云云量和网格平均下冰质量密度(g m-3)的高度-纬度剖面;(b)和(d)则分别为非对流性卷云云量和网格平均下冰质量密度的高度-纬度剖面。


Citation: 

Weng, H., Han, Y., Deng, X., Dong, L., Liu, Y., 2024. Physical characteristics of convective and non-convective cirrus clouds from CALIPSO data over the South China Sea. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 100510. https://doi.org/10.1016/j.aosl.2024.100510.


作者简介




通讯作者:韩永
博士,博导。现为中山大学大气科学学院教授,国家重大科研仪器研制项目首席科学家,广东省大气科学实验教学示范中心主任,院教学与科研实验中心主任,中国科学院大气光学重点实验室学术委员会委员,中国环境科学学会环境信息系统与遥感专业委员会委员和地球环境系统科学观测专业委员会专委会常委,中国气象学会大气探测与仪器专业委员会委员,中国颗粒学会青年理事,国际大气环境遥感学会创始理事(AERSS);本、硕、博、博士后分别就读于合肥工业大学、中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院合肥物质科学研究院,中国科学院大气物理研究所;曾工作于中国科学院海洋研究所和南京大学大气科学学院;曾在美国纽约州立大学大气研究中心(ASRC)、澳大利亚CSIRO海洋与大气研究所及伦敦帝国理工学院空间与大气物理组做长短期访问学者。已在国内外专业学术期刊发表学术论文90余篇,主编专著1本,参与编写2本,参与编写国家第7版《辞海》纸质及网络版,授权美国合作发明专利1项;美国、日本、欧洲、澳大利亚和韩国独立授权发明专利各1项;国家专利7项,软著2项;主要研究方向是空间大气物理前沿科学与技术,包括大气物理与大气探测学,大气与海洋光学理论和应用,遥感科学仪器理论设计、实现和应用,云和气溶胶科学。

第一作者:翁昊睿
中山大学大气科学学院2021级硕士研究生,主要研究卷云的物理光学特性。



文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.aosl.2024.100510

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期刊简介

     《大气和海洋科学快报(英)》(Atmospheric and Oceanic Science Letters,简称AOSL)创刊于2008年年底,是由中国科学院主管, 中国科学院大气物理研究所、中国气象学会主办的英文学术期刊。 

      AOSL实行严格的同行评议,发表大气科学和物理海洋学领域创新性“通讯” (letters),发表Original Articles、Reviews (特邀)、Progress and Views、Report、Data Description等类型文章。期刊一直以高水平研究成果的快速发表为办刊宗旨,具有国际化的编委会以及编辑、审稿、作者队伍,致力于不断提升期刊的论文质量,提高期刊的学术影响力。

    期刊自2016年起转为开放获取(Open Access, OA)出版模式。从2014年连续被评为“中国国际影响力优秀期刊”,目前已被ESCI (Impact Factor: 2.3)、Scopus (CiteScore: 4.2)、GEOBASE、DOAJ、JSTChi、CSCD (核心集)、中科院期刊分区表、中国科协地学领域高质量科技期刊分级目录 (T2级) 等收录。


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作者:韩永等
排版:刘睿达(实习编辑)
修改、审核:沈蓉蓉、刘晓春

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