文摘
中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据分析了四个不同的区域(黄海,韩国内陆、东海和南海)在韩国研究气溶胶云属性的季节性变化和气溶胶间接影响在过去十年(2000 - 2009)。气溶胶光学厚度(AOD)被发现在春季持续高。云冰半径(CIR)也显示高值在春天,而增强云半径(轧)和细模式含水率(FMF)是观察在夏季。大气气溶胶和气溶胶指数(AI)被发现是高在1月至6月期间。然而,FMF和轨显示7月至12月期间增强。气溶胶间接影响(AIE)每年据估计,发现显示积极的和消极的间接影响。固定冰云的AIE路径(CIP)显示积极的间接影响(Twomey效应)在黄海,而固定的AIE云水程(CWP)显示一个主要负间接效应在所有地区(anti-Twomey效应)。在Changma(夏季季风)期间,AIE CIP和CWP显示主要在中层和低层云anti-Twomey效果,表明云液滴半径的增长与气溶胶的变化,提高降水。
1。介绍
气溶胶是影响云的形成和生命周期作为云凝结核(CCN)或冰核(在)。大范围的测量表明,人为气溶胶引起云及其光学性质的变化。这些变化是俗称气溶胶间接影响(AIE) [1- - - - - -3]。重要的是要理解和量化的微观物理学的自然和人为气溶胶对云的影响,为了了解和预测气候变化。主要确定ay包括云的反照率效应(4)和云生活时间效应(5]。“Twomey效应”(积极的间接效应)是指减少在云与气溶胶含量增加有效半径固定的液态水的道路。相反,这种效果,增加云滴大小与气溶胶负载,或一个“anti-Twomey效应”(负间接效应),也在世界的某些地方某些环境条件(6]。它也被报道,AIE可以调节的一个重要因素的反应大规模系统,如季风(7- - - - - -9]。然而,研究AIE及其影响降水稀少的世界各地(10- - - - - -12]。
亚洲地区的气溶胶已知调制不同的天气现象的一个重要因素。朝鲜半岛周围是海洋领域的三个地区。因此在分析了气溶胶云属性三个海洋和大陆地区超过韩国。气溶胶在潮湿环境中有云和降水的发展具有重要意义。暴雨尤其是东亚季风地区相关Changma / Baiu梅雨锋面系统[13)和气溶胶和云之间的互动在季风主要是一个重要的因素14]。在韩国夏季季风特点是潮湿,潮湿的环境(13]因此气溶胶间接效应可能与干旱时期不同。云在东亚季风地区也显示不同的结构和组件根据云水平或高度(15]。尤其是云的高度和类型显示在修改云层一样重要的辐射场地球大气层系统[16]。
在这项研究中,我们研究气溶胶云属性的季节性和每月的变化和相关的间接影响使用Terra卫星的中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据四个不同地区的朝鲜半岛。还AIE已经完全估计在夏季季风(Changma)在不同的云类型在调节降水找到AIE的可能作用。
2。数据和方法
海洋施加强有力的影响降水发展朝鲜。气溶胶云属性及其变化研究在三在韩国海洋和大陆地区之一。选中的区域包括黄海(R1, 124°-126°E & 35°-38°N),韩国内陆(R2, 127°-129°E & 35°-38°N),东海(R3, 130°-132°E & 35°-38°N),和南海(R4, 125°-128°E & 32°-34°N)(图1)。
在这项研究中,我们使用MODIS气溶胶光学深度的三级日常数据集(AOD),细分数(FMF)模式,云冰半径(CIR),云水半径(轨),冰云路(CIP)、云(CWP)水路径,埃指数(ANG)和云顶压力(CTP)在朝鲜半岛一段十年(从2000年到2009年)。我们也使用总臭氧映射光谱仪(汤姆斯)三级气溶胶指数(AI)的日常数据集在朝鲜半岛5年(从2000年到2004年)和臭氧监测仪器(OMI) 5年(从2005年到2009年)由于缺乏卫星数据。每日平均数据已经找到月度变化在不同的季节,即弹簧(高于3),夏季(6),秋季(9)和冬季(型号)。
AIE估计,每一个选定的区域进一步细分为网格为每个网格和分析。MODIS派生的每日CWP和CIP分为14种不同的垃圾箱,介于1和350的间隔25。每个本已计算的间接影响使用以下表达式的解释(17),也就是说, 在哪里是气溶胶光学深度和是云有效半径(:云冰半径固定CIP和云水固定CWP半径)。简单线性回归已经完成AOD与背景(固定CIP垃圾箱)和大气气溶胶和轨(固定CWP垃圾箱)估计AIE云水和冰云半径,分别。
此外,back-trajectories进行分析以确定气溶胶的途径和起源韩国使用混合单粒子拉格朗日综合轨迹(HYSPLIT)空气资源实验室(支持)。垂直运动的计算方法是等压和气象数据来自国家环境预报中心(NCEP),全球数据同化系统(广义)。Back-trajectories生成120小时时间从每个区域的中心点。
3所示。结果与讨论
3.1。季节性气溶胶云属性的可变性
区域和月度分析了气溶胶云参数的变化在2000 - 2009年期间,描述数据2和3。发现气溶胶参数显示显著的变化,进而影响云的属性。大气气溶胶,表明气溶胶加载,18)发现平均值最高(0.45)/ R1与其他地区相比(图2(一个))。远程传送的气溶胶来自邻近沙漠在蒙古和中国(19- - - - - -21)可能是主要原因更高的气溶胶在R1加载。AOD值被发现从1月到6月期间和被发现一直降低值7月至12月在所有地区。AOD值被发现在春季持续高(高于3)。平均AI(图2 (b))、吸收气溶胶浓度的指标也显示更高的价值(0.77)/ R1与其他地区相比。此外,AI的趋势是大气气溶胶的相似,表明远程传输更多的吸收来自邻近沙漠在蒙古和中国的气溶胶在1月至5月期间(图4)。AI有持续高价值从每年3月到6月在所有地区,除了在2009年。FMF R2显示高波动变化比其他地区(图2 (c))。在夏天,FMF值被发现是高在R2与海洋区域和它可能是由于运输空气污染物从城市地区和强烈的对流。在其他季节,FMF显示较低价值在R2与海洋和它可能是由于大气的稳定条件。推测,R2表示内陆地区的特点。所有海洋领域显示出较高的平均价值FMF相比韩国内陆(夏季期间除外)。这表明大量的海盐积累模式在海洋气溶胶,概率最高的作为CCN [22]。FMF值被发现是高在夏天所有地区所有的年。ANG的气候意味着,这表明气溶胶的粒径分布,如图2 (d)。和春季期间发现低所有地区(在R2除外)。低价值的埃指数表明更大的粗粒子模式的主导地位。文献[20.)已经表明,有一个显著减少和在韩国地区在过去的十年。因此降低埃指数在所有三个区域确认运输粗模式沙尘气溶胶的涌入邻近蒙古和中国的干旱地区。更高的原因对R1地区大气气溶胶R2相比,尽管拥有类似的运输来源,可能是与大量的海盐气溶胶对R1地区,进一步增长由于其吸湿特性23]。而且,显著减少气溶胶浓度在近十年来由于人为活动控制韩国内陆(20.)可以降低大气气溶胶在R2的另一个原因。
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平均CIR也较高(25.9μm) / R1区域(图3(一个)),与其他地区相比,表明强烈的冰核。这个圆形的增强可能与增加运输粉尘从干旱地区,报告为理想的冰云核(11,24,25]。高浓度的粉尘作为冰核云可能会导致改变云的微物理和辐射特性。尘埃的来源主要是沙漠,干涸的湖床,和农业地区土壤扰动。类似于FMF,轨始终有更高价值的夏季期间(图3 (b))。这可能是与风的变化Changma期间(夏季季风),把海盐气溶胶CCN土地,因此提高轨(图4 (b))。FMF R2显示高波动变化相对于其他地区。它有一个近一个夏季的价值。假设有空气污染物和强烈的对流运输R2地区。FMF的相似性和轧趋势表明大云水滴成核由于海盐分数(26,27]。另一方面,FMF和轨显示较低价值在冬季(型号)(数据2和3),与夏季相比具有更高的大气稳定。此外,云水比冰核核冬天更占主导地位。
气候意味着回到轨迹图像在不同的季节选择不同区域所示的数据4(一)- - - - - -4 (d)。HYSPLIT的模拟表明,远程传输的尘埃气溶胶来自中国大陆的主要组件负责这个气溶胶的提高。气团的主要路径与气溶胶传输远程开始从塔克拉玛干沙漠戈壁沙漠和山东半岛,和结束朝鲜半岛的中部地区(在夏季除外)。
3.2。气溶胶间接影响估计
不确定性的主要来源的AIE在气候预测28CIP(图)据估计5(一个))和CWP垃圾箱(图5 (b)从2000年到2009年),每个季节节中解释2。气候意味着AIE值在2000 - 2009年固定CIP和CWP垃圾箱在不同季节是如图5。冰的AIE液滴在不同季节显示Twomey(积极的间接影响)和anti-Twomey(图(负间接影响)的影响5(一个))。R1春天显示气候主导Twomey效应,有一个积极的值为0.09。这是有关增加从干旱地区气溶胶粒子,形成云滴和降水效率,进而导致高反射的太阳辐射。海洋区域在夏天还显示主导Twomey效果。这可能与云计算量的增加。R2显示主导anti-Twomey效应在夏天,发现平均负间接效应−0.04的价值。这可能是与云滴的增长和增加降水Changma期间(夏季季风)。所有地区除了R2显示anti-Twomey效应在秋天。云水滴在每个赛季的AIE通常有一个负值,显示一个anti-Twomey效应(图5 (b))。这可能与水滴成核的增加,这将导致海洋运输的高的海盐气溶胶,随后CCN高效工作。海盐可以作为巨型CCN (GCCN)引发早期发病的降水(26]。春天R1显示Twomey效果和积极AIE值0.02。这是有关气溶胶粒子的增加从干旱地区运输,导致高反射和增加云一生。
(一)
(b)
特别是在Changma(6 - 7月夏季季风)期间,存在很强的潮湿的环境。因此气溶胶间接效应可能不同的干旱时期相比。云在亚洲季风区域还显示了不同的结构和组件根据云水平或高度。尤其是云的高度和类型显示在修改云层一样重要的辐射场地球大气层系统[16]。
因此,气候意味着AIE Changma期间调查了在2000年到2009年通过考虑云高度的高度。云水平被分为三个区间的云顶压力(云高、Pc≥440 mb;云,440 mb < Pc≤680 mb;和较低的云,Pc > 680 mb) (29日]。AIE已经估计CIP和CWP垃圾箱Changma期间在每个地区在2000年到2009年所有三种类型的云,因此气候平均值计算(图6)。因为低云层不含冰滴,AIE冰水滴据估计仅为高和中等云(图6(一))。的冰滴AIE每个云水平也显示出主导anti-Twomey效应(负间接效应),表明增加云滴大小与增强的气溶胶。中间云也表现出强烈的anti-Twomey效应(在R3除外)。然而,高云R1显示Twomey效应,有一个积极的值为0.01。这可能与在云顶高反射有关。的AIE CWP垃圾箱已经估计了中产和低云层,因为高云少数量的水滴而冰丸(图6 (b))。特别是低云层在每个区域显示强大的anti-Twomey效应可能与降水的发展相比,中间的云。增强anti-Twomey效应可能是由于水分含量可以提升个人吸湿气溶胶,增加云滴增长,导致降水。R2地区显示出强劲anti-Twomey效应(−0.12)和低云层中间(−0.19)。这清楚地表明,降水的发展在Changma anti-Twomey效应影响的韩国内陆。AIE的差异在整个夏季和专门Changma期间可能是由于这样的事实,韩国夏季由干和湿Changma时期晴朗的天空。冰滴AIE(固定CIP垃圾箱)Changma期间也显示出主导anti-Twomey效果。特别是AIE价值低云层显示强劲anti-Twomey效果,表明更高的降水概率发展相比,中间的云。最后,AIE Changma期间可以被视为一个明确的降水的预测指标。
(一)
(b)
几项研究报告AIE估计在世界不同的地方。AIE值在本研究报告是在协议与早期的研究报道。据报道间接影响0.07到0.11的值在不同的实验天使用地面方法在俄克拉何马州(17]。它也获得类似的使用地面观测(AIE值30.]。报告AIE值在0.13和0.19之间在阿拉斯加地区(31日]。研究还发现AIE 0.03到0.71的值在东海地区(2]。尽管积极AIE值一直着重报道,一些研究报告负间接价值在特定的环境条件(6,24]。AIE研究了两个对比鲜明的季风季节对印度地区(10]。发现坏季风期间AIE价值观是积极的,消极好季风期间。负间接值介于0.007和0.22−−之间在不同地区季风条件良好,表明云有效半径的增加与气溶胶加载,因此导致降水的变化。然而积极的间接影响值被发现是介于0.15到0.37在季风条件不好,这减少了云有效半径和降水。
4所示。摘要和结论
本研究介绍了气溶胶和云的季节性变化属性通过Terra MODIS卫星数据在朝鲜半岛四个不同地区的10年。选中的区域包括黄海(R1, 124°-126°E & 35°-38°N),韩国内陆(R2, 127°-129°E & 35°-38°N),东海(R3, 130°-132°E & 35°-38°N),和南海(R4, 125°-128°E & 32°-34°N)。发现气溶胶参数显示明显的季节性和每月的变化,进而影响云的属性。
大气气溶胶和AI值被发现是高在所有年的1月到6月。这显然与气溶胶的远程运输从沙漠和中国大陆,由小埃指数表示的值,代表大沙尘气溶胶的存在。新闻调查中心还显示高值在春天,而轨和FMF显示增加所有年夏天。这是与大量的积累模式气溶胶影响凝结,形成,增强云滴的大小。大气气溶胶,CIR, R1的AI是高于其它地区。FMF / R2在夏天与其他季节相比更高。
冰滴在每年的AIE值估计为不同的季节和发现都积极和消极的间接影响。然而,云水滴在每个赛季的AIE通常有一个负值。的AIE Changma期间在不同的云水平表现出强烈的anti-Twomey效应,特别是在低云层的水滴。这描绘了气溶胶发挥重要作用在增加云滴大小,因此降水Changma期间。
确认
这项研究受到了韩国国家研究基金会(NRF)提供的一笔赠款韩国教育部科技(最高明的)2013年(没有。200603874)。MODIS和汤姆斯/ OMI数据用于本研究乔凡尼生产在线数据系统,开发和维护由NASA-GES盘这是承认,谢谢。报告的作者之一,美国恐慌,承认印度热带气象研究所主任教授鼓励他和博士:当弗洛。