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基于激光雷达和毫米波云雷达联合观测的青藏高原云相态识别

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主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.13 云物理、气溶胶-云相互作用与极端降水事件

大气中云的相态分布对天气和气候系统均有重要影响。由于缺少对云中精细化的相态分布的有效探测，混合相云中的贝吉龙过程被认为是全球气候模式中最大的误差来源。青藏高原上的云特性深刻地影响着区域和全球的大气环流，且与其他低海拔地区差异较大。为了研究青藏高原地区云相态的分布特征，我们基于偏振激光雷达和毫米波云雷达的联合测量，开发了一种云相态识别算法，将云按相态分类为冰相、液相和混合相。

将该算法应用于2014年夏季在青藏高原中部那曲地区进行的综合野外观测实验（TIPEX-III）的Ka波段云雷达和激光雷达数据中，在四种不同类型的云个例中识别了云的相态及其分布：层云、浅积云、深对流云、多层云。对这些个例的分析研究，表明了激光雷达无法穿越厚云，而毫米波云雷达会漏掉云体边缘的液相信号。基于两种设备的联合反演算法可以较好的探测云层的整体情况。

基于对TIPEX-III实验数据的反演和识别，我们分析了该地区云相态分布的日变化和垂直结构。结果表明，青藏高原那曲地区夏季低云出现的频率很高，全天都在50%左右。液相云和混合相云的频率在早晨和下午较高，冰相云主要在下午到午夜期间出现。液相和冰相在云中所占的比例在2km到8km高度的大气层中呈反向关系。同时，液相在云顶的比例明显高于云中，这表明过冷水更容易出现在云顶而不是云体中。总的来说，冰相和液相在云顶相态中的占比在-26.7℃左右交汇。这些统计特征为未来更多关于青藏高原地区不同相态云微物理特征的研究提供了重要支撑。