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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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合肥研究院等揭示全球卷云反射率長期變化的經(jīng)緯度分布差異

2020-06-02 合肥物質(zhì)科學(xué)研究院

【字體：大中小】

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　　卷云是由不同形狀、大小各異的冰晶粒子組成的，它屬于高層云，一般位于對流層上部和平流層下部，廣泛分布在高空中，覆蓋了全球四分之一左右的空域。它在水平方向上的分布影響著地氣系統(tǒng)的輻射場，而垂直方向上的信息對氣候的反饋也十分重要。卷云通過反射太陽輻射(反射率效應(yīng))、吸收地表和低層大氣的熱輻射以及自身發(fā)射的紅外輻射（吸收效應(yīng)）來調(diào)節(jié)地球大氣的輻射收支，冷卻或加熱大氣，進(jìn)而對全球的氣候、區(qū)域環(huán)境以及生物圈等有著非常重要的影響。

　　卷云對大氣的冷卻作用和卷云反射率密切相關(guān)，因此卷云反射率是天氣、氣候和地球能量收支平衡研究中關(guān)注的重要參數(shù)，系統(tǒng)研究卷云反射率的全球經(jīng)緯度分布以及長期時空變化特性對進(jìn)一步認(rèn)識高空大氣空間環(huán)境有著重要意義；對于確定高空大氣的動力學(xué)和能量收支以及整個氣候系統(tǒng)變化也具有重要意義。

　　課題組研究人員利用地球觀測系統(tǒng)（EOS）中的TERRA衛(wèi)星上搭載的中分辨率成像光譜儀（MODIS）所探測的近20年卷云反演數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地分析了全球卷云反射率的全球分布和時空變化特性。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：在中、低緯度地區(qū)，卷云反射率的全球分布并不是關(guān)于赤道對稱的，而是向北偏移約5度，從對稱軸到±60°緯度，卷云的反射率隨緯度先減小后增大，但在同一緯度地區(qū)，卷云反射率隨經(jīng)度的變化是不同的，在中緯度地區(qū)，卷云反射率在北半球隨經(jīng)度變化明顯，而在南半球隨經(jīng)度變化平緩。在高緯度地區(qū)，南半球卷云反射率隨緯度的升高而增大，北半球卷云反射率隨緯度的升高而減小，并且南半球的卷云反射率隨緯度變化比北半球快，南極圈附近的卷云反射率遠(yuǎn)大于北極圈附近的卷云反射率。

　　同時，研究人員也發(fā)現(xiàn)卷云反射率呈現(xiàn)季節(jié)性變化規(guī)律：在中高緯度地區(qū)，南半球和北半球的卷云反射率在冬季達(dá)到最大值，夏季達(dá)到最小值，在北半球，卷云反射率隨緯度的變化比較緩慢。整體而言，全球卷云反射率近20年的長期變化趨勢是呈小幅下降趨勢。

　　此研究利用衛(wèi)星長期觀測數(shù)據(jù)獲得了全球高空卷云反射率全球經(jīng)緯度分布規(guī)律和長期時空變化特性。目前研究人員正在利用數(shù)據(jù)對全球卷云的覆蓋比、光學(xué)特性的時空分布變化進(jìn)行分析，可以預(yù)見，卷云的研究工作將為全球氣候的長期變化規(guī)律分析，建立和驗證全球高空大氣模式等工作提供重要參考。

　　該論文第一作者是安徽光機(jī)所博士生趙鳳美，共同通訊作者依次為安徽理工大學(xué)教授唐超禮和安徽光機(jī)所副研究員戴聰明，研究工作得到國家高技術(shù)項目和空間天氣學(xué)國家重點實驗室開放課題基金支持。

圖1：（左）卷云反射率的全球緯度分布；（右）卷云反射率的全球經(jīng)緯度分布

　　圖2：（左）卷云反射率在不同緯度帶的長期變化趨勢；（右）全球卷云反射率隨緯度的季節(jié)分布

　　近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所大氣光學(xué)中心研究員魏合理團(tuán)隊和安徽理工大學(xué)教授唐超禮合作，利用衛(wèi)星長期觀測數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析了全球卷云反射率的經(jīng)緯度分布和時空變化特性，相關(guān)研究成果發(fā)表在Atmosphere期刊上。
　　卷云是由不同形狀、大小各異的冰晶粒子組成的，它屬于高層云，一般位于對流層上部和平流層下部，廣泛分布在高空中，覆蓋了全球四分之一左右的空域。它在水平方向上的分布影響著地氣系統(tǒng)的輻射場，而垂直方向上的信息對氣候的反饋也十分重要。卷云通過反射太陽輻射(反射率效應(yīng))、吸收地表和低層大氣的熱輻射以及自身發(fā)射的紅外輻射（吸收效應(yīng)）來調(diào)節(jié)地球大氣的輻射收支，冷卻或加熱大氣，進(jìn)而對全球的氣候、區(qū)域環(huán)境以及生物圈等有著非常重要的影響。
　　卷云對大氣的冷卻作用和卷云反射率密切相關(guān)，因此卷云反射率是天氣、氣候和地球能量收支平衡研究中關(guān)注的重要參數(shù)，系統(tǒng)研究卷云反射率的全球經(jīng)緯度分布以及長期時空變化特性對進(jìn)一步認(rèn)識高空大氣空間環(huán)境有著重要意義；對于確定高空大氣的動力學(xué)和能量收支以及整個氣候系統(tǒng)變化也具有重要意義。
　　課題組研究人員利用地球觀測系統(tǒng)（EOS）中的TERRA衛(wèi)星上搭載的中分辨率成像光譜儀（MODIS）所探測的近20年卷云反演數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地分析了全球卷云反射率的全球分布和時空變化特性。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：在中、低緯度地區(qū)，卷云反射率的全球分布并不是關(guān)于赤道對稱的，而是向北偏移約5度，從對稱軸到±60°緯度，卷云的反射率隨緯度先減小后增大，但在同一緯度地區(qū)，卷云反射率隨經(jīng)度的變化是不同的，在中緯度地區(qū)，卷云反射率在北半球隨經(jīng)度變化明顯，而在南半球隨經(jīng)度變化平緩。在高緯度地區(qū)，南半球卷云反射率隨緯度的升高而增大，北半球卷云反射率隨緯度的升高而減小，并且南半球的卷云反射率隨緯度變化比北半球快，南極圈附近的卷云反射率遠(yuǎn)大于北極圈附近的卷云反射率。
　　同時，研究人員也發(fā)現(xiàn)卷云反射率呈現(xiàn)季節(jié)性變化規(guī)律：在中高緯度地區(qū)，南半球和北半球的卷云反射率在冬季達(dá)到最大值，夏季達(dá)到最小值，在北半球，卷云反射率隨緯度的變化比較緩慢。整體而言，全球卷云反射率近20年的長期變化趨勢是呈小幅下降趨勢。
　　此研究利用衛(wèi)星長期觀測數(shù)據(jù)獲得了全球高空卷云反射率全球經(jīng)緯度分布規(guī)律和長期時空變化特性。目前研究人員正在利用數(shù)據(jù)對全球卷云的覆蓋比、光學(xué)特性的時空分布變化進(jìn)行分析，可以預(yù)見，卷云的研究工作將為全球氣候的長期變化規(guī)律分析，建立和驗證全球高空大氣模式等工作提供重要參考。
　　該論文第一作者是安徽光機(jī)所博士生趙鳳美，共同通訊作者依次為安徽理工大學(xué)教授唐超禮和安徽光機(jī)所副研究員戴聰明，研究工作得到國家高技術(shù)項目和空間天氣學(xué)國家重點實驗室開放課題基金支持。
　　圖1：（左）卷云反射率的全球緯度分布；（右）卷云反射率的全球經(jīng)緯度分布
　　圖2：（左）卷云反射率在不同緯度帶的長期變化趨勢；（右）全球卷云反射率隨緯度的季節(jié)分布
　　

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