AAS出版“气溶胶、云、辐射和降水及其相互影响”专刊

AAS出版“气溶胶、云、辐射和降水及其相互影响”专刊

云专刊”涵盖三个主要研究领域：气溶胶特性；气溶胶效应及其影响；云凝结核、云和降水特性。气溶胶特性包括Cimel太阳光度计数据反演的气溶胶光学特性（Mai et al., 2018），基于地基遥感的细粒子气溶胶增长速率（Zhao et al., 2018）以及MODIS卫星遥感的陆地气溶胶光学厚度的变化趋势（Fan et al., 2018）。气溶胶效应和影响包括通过地面观测研究中国地区气溶胶的间接效应（Liu and Li, 2018），利用区域气候模式对西非季风区气溶胶直接和间接效应及自动转化过程的研究（Salah et al., 2018），利用美国大平原南部（SGP）地区的DOE大气辐射观测（ARM）平台的地面观测数据研究气溶胶特性及其对CCN的影响（Logan et al., 2018）以及利用WRF模式模拟研究气溶胶对大陆性云的影响（Wang et al., 2018）。第三部分内容包括孟加拉湾上空的CCN研究（Chate et al., 2018），利用卫星遥感和地面观测研究中国华北区域的云覆盖变化（Zhang X. et al., 2018），基于探空观测反演云底高度的气候变化特征（Zhang Y. et al., 2018）以及全球气候模式中新的云微物理参数化方案的应用（Xie et al., 2018）。）

Liu and Li（2018）利用地面观测数据首次估算了中国东南部地区气溶胶的间接效应，通过分析云滴有效半径和云光学厚度随气溶胶指数的相对变化估算了不同季节和气团类型下气溶胶的第一间接效应。Salah et al.（2018）研究了西非季风期间非洲西部和中部地区自然和人为（如黑碳和硫酸盐）气溶胶的直接及间接效应，同时分析了区域气候模式RegCM长期以来存在的湿度偏差对不同自动转化参数化方案的敏感性，研究发现Beheng方案在西非地区降水湿度偏差降低了50%以上，在中非地区湿度偏差约降低了25%；不同的自动转化参数化方案得到的气溶胶辐射强迫值差异显著（−5 至 −25 W m−2）。Logan et al.（2018）利用美国大平原南部（SGP）地区的DOE大气辐射观测（ARM）平台的观测资料研究了CCN数浓度与气溶胶类型及其传输路径的关系，其结果表明烟尘气溶胶和水汽存在经由墨西哥湾传输这种共同的传输机制，这可以解释SGP地区气溶胶含量对气团类型有很强的依赖性。Wang et al.（2018）采用包含气溶胶预报方程的WRF模式研究了美国大平原南部（SGP）地区的DOE大气辐射观测（ARM）平台2000年3月云加强观测试验期间气溶胶的微物理和辐射效应，验证并讨论了气溶胶的微物理和半直接效应等不同方面的影响。

第三部分内容主要研究与CCN相关的云和降水特性。Chate et al. （2018） 利用在Sagar Kanya（SK-296）船上首次观测的CCN数据研究了在过饱和度为0.2%—1%时CCN分布的日变化特征，观测区域在2012年印度夏季风期间开展的大陆热带辐合带试验的区域内，覆盖了从孟加拉湾南部至其湾头区域；CCN的日变化呈双峰分布：首次峰值出现在0600—0700 LST，在1200—1400 LST期间浓度值相对较低，第二次峰值出现在1800 LST左右。Zhang X. et al.（2018）详细比较了气象站观测员的记录数据和MODIS观测的云量数据，基于华北平原及其周边地区11年的日间数据和7年的夜间数据，研究发现MODIS反演的云覆盖区与地面观测员记录的结果在夏季相关性较好，优于冬季；总体上MODIS反演的云覆盖区比地面观测员记录的云量高约15%，这可能与卫星观测视角、气溶胶及雪盖等因素有关。Zhang Y. et al.（2018）通过中国区域长期的探空观测数据给出了云底高度变化的气候学特征，其结果表明夏季云底高度最高，春季和秋季次之，冬季最低。

最后，Xie et al.（2018） 将包含双参数Ar和Re并考虑云滴谱分布相对离散的云微物理方案应用到大气物理研究所开发的大气环流模式4.1（IAP AGCM 4.1）版本中，发现与原方案相比，新方案可以改善短波和长波云辐射强迫的模拟效果；此外，尽管新方案对总降水量的影响不太明显，但其能够有效改善大尺度上（尤其在低纬地区）降水的模拟效果。

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Cloud condensation nuclei over the Bay of Bengal during the Indian summer monsoon

摘 要
作为大陆热带辐合带 (CTCZ) 计划的组成部分, 利用“萨加尔坎亚”科考船(编号SK-296)船载仪器对 2012 年印度夏季风期间孟加拉湾南部到前端地区五种过饱和度下的云凝结核 (CCN) 进行了首次观测. 本文分析了过饱和度从 0.2%到 1%(间隔为 0.2%) 下的 CCN 日变化特征和在 1%过饱和度下使用幂函数拟合的 CCN 谱分布. 日变化特征显示过饱和度从 0.2%到 1%时 CCN数浓度(NCCN) 在 0600 到 0700 LST(当地时间, 协调世界时 +0530)出现峰值, 接着在 1200 到 1400 LST 出现相对低值, 然后在 1800 LST 左右又出现峰值. 不同过饱和度下幂函数拟合的 CCN 谱分布依赖于和过饱和(%)相关的经验参数 k 以及 1%过饱和度下的 CCN 数浓度. 过饱和度为 0.4%时 CCN 数浓度的变化范围为 702 cm−3 到 1289 cm−3, 平均值为 961 ± 161 cm−3(95%置信区间), 代表了海洋性 CCN 特征. 然而当过饱和度为 1%时, 1628 ± 193 cm−3 的平均 NCCN 高于预期的海洋背景 CCN 数浓度. 当 CCN 谱的参数 C 值是 1293 时, 参数 k 值为 0.57 ± 0.03(99%置信区间)并且其概率分布的累计频数显著出现在 k ≈ 0.55 ± 0.25. 上述结果能够更好的代表海洋性 CCN 特征(C=103 cm−3 和 k ≈ 0.5)并且有助于验证印度洋地区的 CCN 闭合结果.

关键词
大陆热带辐合带 孟加拉湾 季风 云凝结核 过饱和度 幂函数关系

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Aerosol properties and their impacts on surface CCN at the ARM Southern Great Plains site during the 2011 Midlatitude Continental Convective Clouds Experiment

气溶胶粒子对大陆和海洋上空云的发展和降水过程有十分重要的影响. 本文利用美国能源部位于大平原南部(SGP)地区的大气辐射观测(ARM)平台的气溶胶和气象观测数据研究了大陆性云凝结核数浓度与气溶胶类型及其传输路径的关系. 文中介绍了 2011年 ARM-SGP所开展的中纬度大陆性对流云试验, 并将其与我们在 2009-2010 期间在 ARM 北大西洋东部站点所开展的海洋边界层云, 气溶胶和降水试验得到的研究结果进行了对比. SGP 地区盛行北风时气溶胶散射系数(σsp)不足 20 Mm−1, NCCN值不足 100 cm−3, 表现为清洁的大陆性特征. 但是, 当 SGP 地区盛行南风时可观测到气溶胶含量(σsp > 60 Mm−1)与 NCCN, 含碳化合物(生物质燃烧烟尘)以及可降雨水汽量呈中度或高度相关(R), 该结果表明烟尘气溶胶和水汽存在经由墨西哥湾传输这种共同的传输机制, 且对气团类型有很强的依赖性. NASA MERRA-2 的气溶胶和化学组分再分析数据与 ARM-SGP 地面观测数据呈中度或高度相关, 表明该数据可以反应 SGP 地区的地面气溶胶情况, 尤其是经由墨西哥湾输送期间高浓度的气溶胶状况. 未来通过和海洋状况的长期比较研究将有助于深入理解大陆上空气团对气溶胶, CCN 和云的季节性影响.

关键词
气溶胶间接效应 气溶胶输送 生物质燃烧烟尘

MODIS-Terra AOD with HYSPLIT sub-cloud backward trajectories during MC3E. 30- day area-averaged AOD values are used with trajectories denoting clean (blue lines), weakly polluted (purple lines), moderately polluted (black lines), and strongly polluted (red lines) air parcels. Note the trajectories that pass over the Gulf Coast and Gulf of Mexico (to the south) are typically more polluted than trajectories that pass over land (from the north and west).

As in Fig. 2 but for carbonaceous aerosols (BC). Note that, similar to Fig. 2, air masses originating from the north contain less BC than air masses originating from the north. Trajectories that are weakly and moderately polluted that originate from the west are indicative of biomass burning smoke from confirmed wildfires within the United States.