伴随东亚夏季风活动的云特性及云对季风活动的反馈作用研究

By combining the surface-observed hourly cloud and precipitation data, ISCCP cloud products and the CloudSat/CALIPSO cloud products, a cloud index will be put forward and be used as a sign of the summer monsoon front.THen the variation characteristics of cloud properties over eastern China will be analyzed accompanying with the establishment, advancement, retreat, active and break of EASM. In addition, the diurnal variation of 10 types of clouds and their relationship with the diurnal variation of the precipitation will be investigated. To discover the possible feedback mechanism between cloud properties and monsoon activities, a set of sensitivity experiments will be designed and conducted with a regional climate model. All these studies will help to improve the predictability of the rainfall and the ability of climate models to simulate cloud, precipitation, monsoon and their interactions.

本项目拟结合逐时地面观测云类云量资料、降水资料，ISCCP卫星云产品和CloudSat/CALIPSO云产品，提出用云表征季风前缘的方法，分析伴随东亚夏季风的建立、推进、撤退、活跃和中断中国东部云的宏微观特性的变化和云垂直结构的变化；研究10属云的日变化，建立中国东部不同类型云的日变化与季风降水日变化的联系；利用区域气候模式，模拟和检验云对季风活动的反馈作用，揭示云特性变化对季风活动的影响及影响机理。课题成果可为提高中国东部夏季降水预测准确率、改进区域气候模式对季风、云、降水的模拟预测能力提供理论依据。

项目研究了伴随东亚夏季风活动的云特征及云对季风活动的影响。（1）提出了用云指数表征东亚夏季风活动的方法，并与降水表征的东亚夏季风活动进行了比较，发现云指数对季风降水有预测意义。（2）研究了季风活跃期、过渡期和中断期云的宏观和微物理量、云垂直结构的差异，发现这种差异是显著的但是属于量值上的差异。（3）发现在季风北进的过程中，云水含量距平和云量距平都呈显著的垂直倾斜结构，表现为从对流层高层至低层向北倾斜的特征。其原因是不同的云类出现在大气层不同的高度，深对流云和雨层云位于对流中心，卷云占据对流层上部并滞后于对流中心近4个纬度；高层云出现在对流层中部，最大云量中心滞后于对流中心约2个纬度；高积云和积云主要发生在大气低层，超前对流中心约3个纬度，这种分布导致了总的云水含量和云量距平呈倾斜结构的表象。（4）揭示了中国地区对流云、层状云与季风雨带的关系，发现伴随季风雨带的北进南退，层状云发生频率和云量中心均与降水中心对应，且层状云云带与季风雨带位置吻合，随时间的演变趋势一致，说明季风雨带主要由层状降水构成，对流云发生频率和云量大值中心则位于季风雨带南侧。（5）揭示了不同类型云日变化的气候特征，并建立了夏季云日变化与降水日变化的联系。发现不同区域降水的日变化受不同类型云日变化的主导。长江流域上游午夜降水的峰值受积雨云日变化的主导；长江流域中游清晨的降水日峰值受雨层云日变化主导；华南和东北地区午后降水峰值受对流云日变化主导。（6）利用CAM 5模式和WRF模式评估了云对季风环流的影响，除了深对流云严重影响季风活动外，发现浅对流起到加热、变干大气的作用，也能促进季风的北进，大气中如果没有浅对流云，层状云量会急剧增加，且季风北进的速度受到影响。项目的研究成果极大丰富了对云和季风相互作用的认识。