《太湖地區雲光學厚度和雲滴有效半徑的地基遙感研究》是依託北京師範大學，由李占清擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：太湖地區雲光學厚度和雲滴有效半徑的地基遙感研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：李占清
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地面觀測不僅可以提供雲特性的長期、穩定的觀測資料，同時也可以檢驗雲特性衛星遙感的精度，是研究雲特性以及改進雲參數化方案的不可或缺的重要手段。本課題擬充分利用太湖觀測條件和已獲取的觀測資料，開展利用MFRSR和微波輻射計觀測資料同時反演雲光學厚度和雲滴有效半徑的地面遙感研究。與已有的MFRSR反演方法不同的是，本課題不僅仔細考慮MFRSR儀器的定標問題，同時也提出了扣除氣溶膠影響的方法。此外，我們在反演中將開發利用靜止衛星觀測資料檢測多層雲的算法，並剔除多層雲的影響。通過反演，本課題將給出反演得到的太湖地區暖雲的光學厚度和雲滴有效半徑的統計特徵及其季節性變化；給出與MODIS雲產品的對比分析結果；給出太湖地區暖雲對太陽輻射收支的影響以及通過地面遙感計算得到的有雲大氣太陽輻射收支的可靠性分析結果。顯然，這一研究不僅具有創新性，同時也為我國研究暖雲微物理機制和改進雲參數化方案提供觀測依據。
結題摘要
雲對地球氣候系統起著非常重要的作用。但是，對其特性的理解及其在氣候模式中的參數化過程仍然存在顯著的不足。尤其是我國的高污染區域，由於缺乏長期、連續及精確的地基觀測，顯著的限制了對該污染地區雲的特性、衛星雲產品的驗證以及氣溶膠和雲相互作用的研究。本項目利用2008年5月到2009年12月期間太湖地區多種先進的地基觀測儀器，反演並研究了該地區雲的機率，雲底分布，暖雲光學厚度（COD）、液態水路徑（LWP）、雲滴有效半徑（Re）以及捲雲的幾何和光學特性的統計特性及季節和日變化特徵。同時，驗證了該地區MODIS反演的雲的光學和微物理特性在該地區的精度，並探討了吸收性氣溶膠對地基和衛星反演雲的光學厚度的影響。研究表明，該地區全年雲的發生機率為41%，其中夜晚多，白天少，冬季最大，夏季最低，春季和秋季相當。最低的雲底高度發生在中午左右，而最高的雲底高度則發生在午夜時分。春季和夏季，雲底高度的日變化顯著的高於秋季和冬季的雲底高度的日變化。最大的捲雲雲底、雲頂高度以及幾何厚度發生在夏季，而相應的最小值則出現在冬季。 LWP和Re的最大值均出現在夏季，而COD的最大值出現在冬季和春季。研究還表明降水雲和非降水雲具有顯著不同的LWP和COD值，而Re的差異則較小，表明具有較大的COD和/或LWP的雲具有較大的降水可能。LWP與降水機率的相關性最高，其次是COD和Re。同時，通過對MODIS雲的產品的驗證表明，MODIS雲的微物理特性在該地區的反演具有很大的不確定性。吸收性氣溶膠對衛星和地基反演的雲的光學厚度具有相反的影響，其導致衛星反演的雲的光學厚度值偏低，而導致地基反演的雲的光學厚度值偏高，從而導致地基與衛星反演的雲的光學厚度存在較大的差異。並且，這種差異隨著雲光學厚度的增加而增大。該研究結果表明在受到吸收性氣溶膠顯著影響的區域，衛星反演雲的光學厚度必須考慮氣溶膠的影響。本研究精確地反演了該地區雲的幾何、光學以及微物理特性，為研究該地區暖雲和捲雲輻射效應、衛星產品的驗證以及氣溶膠與雲的相互作用提供了必須的資料。同時，對於驗證和改進雲的遙感反演，模式中雲過程參數化方案以及提高雲和氣溶膠相互作用的認知具有重要的科學意義。
