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春季撒哈拉沙尘气溶胶对不同尺寸降水系统的三维结构的影响

气溶胶-云-降水相互作用,降水系统,三维结构,沙尘气溶胶

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.2 大气污染-天气气候相互作用

撒哈拉沙尘气溶胶与大西洋赤道辐合带云和降水的相互作用，会显著影响风暴的微物理和热力过程。以往基于卫星的研究多聚焦于单个公里尺度的降雨像元，而忽略了不同位置像元间的相互联系。本研究创新性地采用聚类方法，将卫星降水雷达观测到的降水廓线归并为具有不同水平尺度的组织化降水系统。通过分析平均雨顶高度、85.5 GHz的极化校正温度以及各高度层特定雷达反射率对应的水平面积等关键特征，以研究系统尺度上的降水特征。观测结果表明，受沙尘影响的降水系统相比清洁条件下的系统，具有更高的雨顶高度、更广阔的高层降水区域、更多的大粒子、更强的冰相散射信号以及更大的地表降水率。这些降水系统还表现出更高的对流有效位能（CAPE），并在相关热动力和水汽条件上存在明显差异。偏相关和敏感性分析表明，由CAPE变化引起的影响是沙尘气溶胶效应中的主要混淆因素。值得注意的是，即使在约束了CAPE及其他气象条件之后，仍然可以观测到显著的沙尘引发的降水系统特征量变化。这表明，在相近的热动力条件下，撒哈拉沙尘气溶胶可能通过增强中高层冰相异质成核过程，增加冰粒子数量，释放额外潜热，并进一步增强风暴发展。总体而言，本研究为理解沙尘气溶胶如何影响有组织的降水系统三维结构特征提供了新的视角。