基于星载微波雷达和激光雷达探测的副热带深厚对流云及穿透性对流云研究

深厚对流云团及穿透性对流云团是对流层对平流层作用的一种形式，这些对流云团也是影响对流层上层大气水分变化的重要过程。过去多年的研究使我们对热带地区这种对流云团的特征及其作用有了认识，但副热带地区这些对流活动有何特征，它们对水汽有多大的输送作用，我们尚不清楚。本项目利用星载测雨雷达、测云雷达和激光雷达对副热带地区深厚对流云团及穿透性对流云团的探测结果，结合星载微波临边遥感和光谱遥感等对水汽的探测和反演，研究副热带地区深厚对流云团及穿透性对流云团的结构（降水廓线及云冰和云水廓线）、出现频次等统计特征和区域性差异特点；研究该地区这些对流云团的光谱信号和微波信号之统计特征；研究该地区这些对流云团活动向上的水汽输送及其与对流层上层及平流层低层水汽分布及变化的统计关系；并研究该地区深厚对流云团及穿透性对流云团异常活动的区域性特点及其大气环流特征。

深厚对流云团及穿透性对流云团是对流层对平流层低层作用的一种形式，这种作用会将对流层的大气成分输送至平流层低层，改变那里的大气成分，进而影响平流层低层的光化学过程和辐射过程，从而作用地球气候系统。以往的研究多认为深对流和穿透性对流主要发生在热带地区，但借助热带测雨卫星的测雨雷达探测结果，我们发现夏季副热带地区的这类对流活动十分活跃。因此本项目主要利用卫星多仪器的探测结果，对热带和副热带地区的这类对流进行系统研究。首先我们利用热带测雨卫星的测雨雷达（PR）十年探测结果，揭示了亚洲地区（60E-160E、0-40N）对流降水与层云降水的垂直结构特点及雨顶高度的气候分布特征；在此基础上，依据国际上流行的固定穿透性对流发生的阈值高度（14km），揭示了热带及副热带地区（40S-40N）穿透性对流的发生频次、海陆差异、垂直结构的气候特征，这些结果相对前人的研究结果更具有统计意义；由于用固定对流层顶阈值高度识别穿透性对流存在缺陷，我们利用IGRA资料和COSMIC资料深入研究了对流层顶附近诸多参数的时空变化特征，获得了一些关于对流层顶的新认识，如率先揭示了对流层顶层厚度的气候变化趋势、青藏高原与同纬度平原的对流层顶高度和温度变化的差异；在利用COSMIC资料给出热带和副热带月尺度对流层顶高度分布的基础上，结合PR探测结果，我们揭示了热带和副热带穿透性对流时空分布特征，该结果与前人结果相比，对穿透性对流是否发生更加严格和准确。最后，项目就强对流和台风发生过程及前后的对流层上层和平流层低层的大气成分分布变化进行了研究，揭示了强对流活动过程对于对流层上部及平流层低层大气成分改变的作用。