青藏高原云的气候学特征

青藏高原云的气候学特征
第16卷第1期
1997年2月高原气象
PLATEAUMETEOROLOGY Vol.16No.1
Feb.,1997
青藏高原云的气候学特征
魏丽③①②
()
摘要利用国际卫星云气候计划()年7月～1990年6月2.5°×2.5°1981年5°×5°分辨率地面观测云气候资料,,从而为检验大气环流或依据。

关键词云气候青藏高原ISCCP资料
中图法分类号P426.5
云是影响气候的一个重要因子,它通过反射和吸收太阳短波辐射、吸收和发射地球长波辐射而影响地气系统的能量收支。

同时,云中水的相态变化以及云降水产生的潜热吸收与释放加热或冷却大气,进而作用于大气环流和短期气候。

然而,云物理过程的复杂性致使我们对于云的水平与垂直空间分布、云与降水过程、云辐射相互作用等许多问题的认识还相当欠缺。

因此,云成为当今气候变化研究的一个重要对象〔1,2〕。

青藏高原对我国及亚洲天气气候均有重要影响,弄清高原上云的气候学特征,对进行高原地区辐射能收支及水分循环研究,发展适合于高原的云参数化模式是十分重要的。

过去关于青藏高原云气候特征有一些讨论〔3,4〕,但这些讨论多是基于60年代中国地面观测的云资料,除总云量和低云量给出水平分布外,其余云状特征多是采用代表站各云状出现频数的对比而进行讨论的。

这些结果尚不能满足验证数值模式模拟和云系统动力、热力学诊断分析的需要。

另外,地面常规观测无法了解云顶的情况,因此,在大尺度环流背景下青藏高原地区云的水平和垂直分布图像并非十分完整和清晰,仍然有必要利用更均一、更定量化的地面观测和卫星遥感观测资料,综合分析青藏高原地区云的气候学特征。

本文利用国际卫星云气候计划(InternationalSatelliteCloudClimatologyProject,简称ISCCP)资料〔1〕和Hahn等分析整理的全球地面观测云气候资料〔5〕,综合分析了青藏高
①收稿日期:1996-05-15;改回日期:1996-11-01
②本文由国家攀登项目“气候动力学和气候预测理论的研究”、“青藏高原近代气候变化及其对环境影响的研究”和中科院留学择优基金资助
③第一作者简介:魏丽,女,1962年2月出生,副研究员,主要从事大气辐射与卫星遥感应用方面的研究
1期魏丽等:青藏高原云的气候学特征11原地区云的水平和垂直分布特征。

1 资料简介
本文利用了两种云气候资料:
(1) 地面观测云气候资料,Hahn等人〔5〕根据1971年1月至1981年12月共11年
×5°网格(box)(50°以北考虑了面积WMO所有公开天气观测站云及天气观测报告,按5°
因素、经向格距逐渐增大)进行了统计平均。

分析内容包括多年年、、
6种类型云状云量(cloudtypeamount)、
础上所作的年变化、,包含云信息
〔6〕最丰富的地面观测云气候资料。

青Rossow云气候的分析结果。

藏高原,特别是90°E,云记录,①。

本文利用该资料分析云状分布的地域特性。

(2) ISCCPC2资料,该资料是1983年7月至1990年12月全球业务气象卫星系统(4
颗地球同步卫星和至少一颗太阳同步卫星)的辐射率测量值,经过云识别、辐射分析
)分辨率的月平均云气候资料。

产品变量包和统计计算处理后生成的
280km(2.5°×2.5°
括总云量、平均云顶温度、平均云顶气压和云光学厚度等等。

Rossow等〔6〕以及作者对IS2
〔7〕CCP—C2资料的验证结果表明,ISCCP—C2资料可以很好地给出月平均总云量的
水平
分布。

考虑到地面观测与卫星观测各自的特点,在具体分析时,本文遵循以高分辨率资料为主,低分辨率资料兼顾的原则。

由于两种资料年代不一致,我们将集中分析青藏高原地区云的
多年平均气候特征。

文中所有云量均以百分比为单位。

2 结果分析
为了解高原地区云的水平和垂直分布特征,我们分析了20°～50°～110°N,70°E青
藏高原地区冬季(1月)和夏季(7月)月平均总云量、各类型云状云量、平均云顶气压和平
均云的光学厚度分布。

2.1 总云量
图1给出了青藏高原地区多年(1983年7月～1990年6月)1月和7月平均总云量的分布。

冬季(图1a),青藏高原北侧戈壁沙漠地区和南侧印度半岛北部为低值少云带,青藏高原东南侧云贵地区为多云区,高原西北端帕米尔高原为多云中心,青藏高原西部(80°～90°E)地区为相对少云区,藏东南地区为一个相对多云区。

与青藏高原南北侧平原地区相比,青藏
高原主体上为相对多云区。

夏季(图1b),云量分布与冬季明显不同,从高原南面的印度半岛东部多云中心到高原以西中亚和西亚东部少云中心(中心在阿富汗),形成
①魏丽,钟强.青藏高原地面观测云的气候学特征.1995
12 高原气象16卷由东南向西北总云量迅速递减的势态,青藏
高原也表现出东南部多云、西北部少云的分布格局。

与冬季相比,夏季青藏高原主体总云
量明显增多。

图1 青藏高原地区多年1月(a)和7月(b)平均总云量(ISCCP—C2资料,单位为百分比)
Fig.1 MonthlymeancloudamountforJanuary(a)andJuly(b)average
～1990overQinghai-XizangPlateau(fromISCCP—C2,in:%).of1983
分析其它各月平均总云量分布(图略)可以看到,青藏高原明显分为两个季节,11～
4月分布形势类似于图1a,6～9月类似于图1b,高原地区11月份云量最少。

青藏高原地区冬、夏季总云量分布形势和月际变化规律,体现了高原对流层中低层环
流场和气压场的特征。

冬季(甚至春季),西风带受青藏高原地形影响而产生爬流和绕流运动。

高原西北端西风气流爬坡上升区为多云区;高原东南侧西风绕流汇合区也为多云区;
1期魏丽等:青藏高原云的气候学特征13高原主体羌塘高压控制区为相对少云区;藏南低压环流前部偏南气流地区为相对多云区。

高原地形的动力和热力作用造成冬半
年(1～5月)在整个亚洲冬季风背景下高原局部相对多云偏湿的形势。

夏季,伴随印度季风
的到来,高原南部孟加拉湾地区多云,帕米尔高原和中亚地区少云。

青藏高原为东南部多云、西部和西北部少云的分布形势。

2.2 云状
总云量反映了云的水平分布情况,云状则在一定意义上表现出云的垂直分布特征。

尽
管ISCCP资料给出了根据云顶气压和云光学厚度的云状分类统计结果,但这种分类任意性
较强。

因此,本文以地面云气候资料为基础讨论云状的分布,下一小节对云顶气压和光学厚度所进行的讨论。

〔5〕6Hahn等类,以云状云量()来表征。

6类云状的季节平均分布(图略),(35°N以北)及北侧戈壁沙漠地区盛行高云CiSt、中云As到高云Ci。

,Ns几乎没有,主要为积雨云Cb
和高云Ci,其云量见表1表1 青藏高原及其周围地区季节平均各类型云量(地面云气候资料取自〔5〕,单位为百分比)Table1 TheseasonalmeanamountsofcloudtypesovertheQinghai-XizangPlateau
5〕,in:%).anditssurroundingarea(fromreference〔
云
状青藏高原30°～35°N85°～95°E高原北侧40°～45°N90°～100°E高原东南侧25°～30°N100°～110°E
冬春夏秋
Ci
As
Ns
Cu
St
Cb23.5 33.0 21.0 17.52.5 5.0 8.5 6.50.5 0.5 1.0 0.52.5 5.0 6.5 4.510.0 12.0 12.5 10.014.5 27.5 38.0 19.0冬春夏秋35.5 45.0 31.0 26.06.5 9.0 19.5 9.01.0 1.0 3.0 1.50.5 2.0 5.0 1.50.5 1.0 4.0
1.50.0
2.0 7.0 1.5冬春夏秋7.0 19.5 29.5 11.516.0 2
3.0 35.0
20.016.0 13.5 9.5 16.02.5 5.0 7.0 4.547.0 42.0 24.0 46.51.0 5.5
12.5 0.0
2.3 云顶气压和光学厚度
云顶气压和光学厚度是卫星观测获得的表征云垂直分布的参量。

它们不仅包含云的垂直几何分布信息,而且还包含着云的辐射特性信息。

图2给出了青藏高原地区平均云顶气压分布。

无论冬夏,青藏高原地区云顶比周围地
区要高,冬季(图2a)云顶气压一般在400～320hPa之间,夏季(图2b)局部区域云顶气压在320hPa以下,大约海拔高度为8～9km,最高的超过9km。

对比图2a和2b不难看出,平均云
顶气压存在季节变化,高原主体盛行积雨云,夏季云顶比冬季高40hPa左右;青藏高原80°E 以西地区夏季云顶比冬季低。

这与该区域夏季受伊朗高压影响,近地层上升气流不活跃有关。

14 高原气象16卷图3给出青藏高原地区平均云光学厚度分布。

冬季(图3a)高原南北两侧为少云区,云的光学厚度也小,西端和东南侧云量多的地区,云的
光学厚度也大。

结合云顶气压可以看出,高原北部及北侧的戈壁沙漠地区云顶高,云的光学
厚度小。

这与上小节所看到的该区多高云是一致的,这也验证了ISCCP的云光学厚度和云
顶气压分析,至少其分布形势是可信的。

夏季(图3b)除青藏高原80°东E以西地区云光学
厚度比冬季减小外,高原中、部地区夏季比冬季大,高原东南部增大明显。

高原中部(80°～O90°E)云的光学厚度相对较小,这隐含着更多的太阳辐射能量通过云层到达地表,
对形成高原夏季热源是有利的,同时也表明,这个地区夏季大气水汽不如高原东南部那么丰
沛。

图3 青藏高原地区多年1月(a)和7月(b)平均云光学厚度(ISCCP—C2资料)
.Fig.3 ThesameasFig.1,butformonthlymeancloudopticalthickness
3 结语
综合上述分析,可得出如下结论:
(1) 青藏高原冬季和夏季总云量分布明显不同。

冬季,青藏高原与南北两侧地区相比
是一个相对多云区,高原西北端帕米尔高原和高原东南侧云贵川地区为多云中心,高原东南
部念青唐古拉山区为一弱相对多云区,高原中西部为弱少云区。

夏季,总云量分布呈
1期魏丽等:青藏高原云的气候学特征15现出由东南向西北减少的基本分布形势,夏季云量明显多于冬季。

青藏高原冬、夏季总云量的分布特征,反映了高原对流层中低
层环流场与气压场的特征。

(2) 青藏高原及周围地区的云状有明显的地域特性,高原北侧盛行高云,云顶气压在400hPa以下,云的光学厚度小于5。

青藏高原主体盛行积雨云,云顶气压在360hPa以下,云
的光学厚度在5～7之间,夏季比冬季云顶更高一些。

青藏高原东南侧云、贵、川地区多为
层状低云,云顶气压在440hPa左右,云的光学厚度大于8。

由于云的空间分布对环流特征有很好的指示意义,因此,在高原地区地面测站稀少的情
况下,应用卫星遥感手段,方法。

参考文献
1 RossowWB,RASchiffer.ISCCPclouddatap.eteorSoc,1991,72:2～20
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6
RossowWB,AWWalker,parisonofISCCPandothercloudamounts.JClimate,1993 ,6:2394～2418
7 魏丽,钟强,侯萍.中国大陆卫星反演云参数的评估.高原气
象,1996,15(2):147～156
CHARACTERISTICSOFCLOUDCLIMATOLOGY
OVERQINGHAI-XIZANGPLATEAU
WeiLi ZhongQiang
(LanzhouInstituteofPlateauAtmosphericPhysics,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou, Gansu730000)
Abstract ThegeographicandverticaldistributionsofcloudovertheQinghai-XizangPlateauarecomprehensivelyanalysedbasedontheInternationalSatelliteCloud
×2.5°ClimatoloygProject(ISCCP)data,whichisgridedon2.5°duringJulyof1983to
Juneof1990,andthecloudclimatologicaldatafromthesurfaceobservationsgivenby ×5°Hahnetalwhichisgridedon5°during1971to1981.Theresultswillbeusefulto
testthecloudsimulationswithclimatemodelsandstudytheeffectsofcloud-radiationinteractionontheclimateoverthePlateau.
Keywords Cloudclimatology Qinghai-XizangPlateau ISCCPdata。