基于CloudSat资料的青藏高原云分布特征研究

鲍金丽

摘要 基于2007—2010年CloudSat卫星资料，本文分析了青藏高原云的水平分布及垂直结构分布特征，得出以下结论：（1）青藏高原地区夏季总云量明显多于冬季，且夏季总云量呈现出由东南向西北减少的分布趋势;（2）青藏高原地区云分布频率的垂直结构会随季节的变化而变化，夏季的云分布频率高于其他三个季节，最大云分布频率位于7 km左右的高空;（3）青藏高原地区东部云分布频率大于西部的云分布频率，不同高度层云分布频率变化趋势不同。

关键词 Cloudsat;2B-GEOPROF;总云量;云分布频率;云垂直结构

中图分类号：P426.5 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）08–0100–03

Study on Cloud Distribution Characteristics of The Tibetan Plateau Based on CloudSat Data

BAO Jin-li （Fei County Meteorological Bureau， Linyi， Shandong 273400）

Abstract Based on the CloudSat satellite data from 2007 to 2010， This passage analyzed the horizontal distribution and vertical structure distribution characteristics of the Tibetan plateau cloud. The following conclusions are drawn ：（1） the total cloud amount over the Tibetan plateau in summer is significantly more than that in winter， and the total cloud amount decreases from southeast to northwest in summer. （2） The vertical structure of cloud distribution frequency over the Qinghai-Tibet Plateau changes with the seasons. The cloud distribution frequency in summer is higher than that in the other three seasons， and the maximum cloud distribution frequency is located at the altitude of about 7 km. （3） The cloud distribution frequency in the eastern part of the Qinghai-Tibet Plateau is larger than that in the western part， and the variation trend of cloud distribution frequency is different at different altitude levels.

Key words CloudSat; 2b-geoprof; Total cloud cover; Cloud distribution frequency; Cloud vertical structure

云在地氣系统中具有重要作用，确定云的分布特征对气候模式和气候监测非常有必要[1-2]。作为联系各种局地天气甚至全球气候各子系统的纽带，青藏高原的动力及热力作用对我国气候变化、灾害性天气的形成和发展及东亚大气环流甚至全球的气候都有着重要的影响[3-4]。运用统计的方法，利用CloudSat卫星观测数据，分析青藏高原地区的总云量及云分布频率特征进行分析，为研究青藏高原对天气和气候的影响提供参考。

1 资料与方法

使用2007—2010年二级云分类产品2B-GEOPROF和2B-GEOPROF_Lidar资料，对数据进行研究，确定扫描格点中是否存在云时使用的阈值方法如下：满足Radar_Refelectivity >= -30 dBZ且CPR_Cloud_mask >= 20或Radar_Refelectivity >= -30 dBZ且CPR_Cloud_mask <= 20，CloudFraction >= 99%时，就认为有云的存在，否则不存在云。

采用归一化等频率高度图的思想（Luo et al.2009）进行数据的统计处理，这种方法可以有效弥补早期提出的等频率高度图（Yuter and Houze，1995）的不足。

2 结果分析

2.1 青藏高原总云量的空间和时间变化

图1a是青藏高原总云量均值随经度和纬度变化的平面图，图中显示：该地区东南部云量相对较多，>60，西南部云量相对较少，<40;图1b是青藏高原四个季度总云量的变化图，夏季总云量最高，2009年夏季总云量是2007—2010年中最低的;图1c是青藏高原1月总云量的分布图，青藏高原东南侧及西北侧为多云区，北侧和南侧为低值少云带;图1d是青藏高原7月总云量的分布图，从青藏高原南侧印度洋半岛东部多云中心到高原以西中亚和西亚东部少云中心，形成由东南向西北总云量递减的势态。与1月相比，青藏高原7月的总云量明显增加，夏季青藏高原作为热源，再加上季风带来的充足水气，使得夏季总云量增加。

2.2 青藏高原云分布频率

2.2.1 青藏高原云分布频率的垂直变化 图2a是2007—2010年及平均云分布频率随高度变化的趋势图，每年的云分布频率变化趋势几乎相同，且最大云分布频率均在7 km左右。图2b是等效反射率因子—高度图，青藏高原地区的降水云最高可达15 km，集中分布在6～10 km范围。在4～9 km范围，反射率因子有最大值，接近20 dBZ。对比图2a与图2b可知，不同高度、不同反射率因子对应的降水云分布频率的变化具有一致性，0℃高度层的频率分布与等效反射率因子—高度图的大值区一致，强反射率大部分在0℃高度层以下，这可能是由于降落的粒子到达0℃高度层时发生了表面融化，从而造成反射率上升[5]。图2c是青藏高原四个季度的平均云分布频率随高度变化的趋势图，夏季云分布频率明显高于其他三个季节，最大值约为8.5%，春季的云分布频率最大值接近7%，秋季和冬季的云分布频率在10 km以下大致相同，最大值约为5.5%，而在10 km以上，秋季的云分布频率大于冬季，并且每个季节最大云分布频率均出现在7 km左右。图2d是低、中、高云的云分布频率随季节变化的趋势图（本次研究低云取2.64 km以下，中云取2.64～6 km范围，高云在春季取6～15.12 km范围，夏季取6～16.08 km范围，秋季和冬季取6～12.72 km范围内），低、中、高云均在夏季有最大值。

2.2.2 青藏高原云分布频率随经纬度的变化 图3a是青藏高原低、中、高云及平均云分布频率随经度变化的趋势图，青藏高原云分布频率东部大于西部。图3b是平均云分布频率随高度—经度变化的平面图，2.5 km以下云分布频率几乎为0，在88°E～91°E范围内云高有最大值14 km;云的分布频率随经度由西向东先增大后减少，但总体而言，云分布频率东部大于西部，且在88°E～101°E之间存在明显的高值区。图3c是青藏高原低中高云及平均云分布频率随纬度的变化图，中云和高云的分布频率随纬度的变化趋势正好相反，在29°N～38°N之间，云分布频率中云低于高云，而在青藏高原的南部（27°N～29°N）和北部（38°N～39°N），云分布频率中云则高于高云。图3d是2007—2010年平均云分布频率随高度—纬度的变化平面图，在2 km以下的高空，青藏高原地区云分布频率几乎为0;在3～6 km的高空，云分布频率由南向北先减少后增加;在6～10 km的高空，云分布頻率由南向北先增加后减少;在10～14 km的高空，云分布频率由南向北逐渐减少;在33°N～36°N地区，7 km高空处有一明显高值区。

3 结论

（1）青藏高原地区夏季和冬季总云量分布有明显不同。夏季总云量显著高于冬季，且夏季总云量呈现由东南向西北减少的分布趋势;冬季青藏高原东南侧及西北端为多云区，北侧和南侧为低值少云区。

（2）青藏高原地区云分布频率的垂直结构会随季节的变化而有所不同。夏季云分布频率明显高于其他三个季节，秋季和冬季的云分布频率在10 km以下大致相同，而在10 km以上，秋季的云分布频率大于冬季。云主要集中分布在6～10 km的高空，最大分布频率在7 km左右，且在4～9 km范围内，反射率因子有最大值，云高最大值可达15 km。

（3）青藏高原地区东部云分布频率大于西部的云分布频率。在2 km以下高空，青藏高原地区的云分布频率几乎为0;在3～6 km的高空，云分布频率由南向北先减少后增加;在6～10 km的高空，云分布频率由南向北先增加后减少，在88°E～101°E范围内有最大值;在10～14 km的高空，云分布频率由南向北逐渐减少。

参考文献

[1] 陈洪滨.关于云和云天大气对太阳辐射的吸收异常[J].大气科学，1997（6）：111-118.

[2] 叶笃正，高由禧.青藏高原气象学[M].北京：科学出版社，1979.

[3] 李国平.青藏高原动力气象学[M].北京：气象出版社，2007.

[4] 赵艳风，王东海，尹金方.基于CloudSat资料的青藏高原地区云微物理特征分析[J].热带气象学报，2014，30（2）：239-248.

责任编辑：黄艳飞