土地利用对河套地区上空云的影响分析及可能机理研究

By altering the moisture and energy exchanges between land surface and atmosphere, land use plays an important role in affecting the dynamical process of PBL, thus modulating the formation of cloud. Many studies have been carried out to investigate the relationship between the land use change and cloud properties, while further efforts are required to understand the feedback and mechanism. This project aims to study the impact of different types of land use on cloud properties over arid/semiarid Hetao region. With satellite datasets, the relationship between the properties of cloud with heterogeneous land surface (desert, grass and crop) over Hetao region will be analyzed, with the purpose to understand how the land use change affects the cloud formations. Then numerical experiments will be designed and carried out by high resolution regional climate model to simulate the mechanisms of the influence of the land use change on the cloud properties. Using combination of satellite observation and high-resolution model simulation, the impacts of thermal-dynamical processes on cloud formation and the interactions with large scale monsoon circulation are analyzed over Hetao region. The implement of this project will further our understanding on the mechanism of cloud formation and evolution over the climatically vulnerable regions such as Hetao region. It will contribute to the impact studies of land use changes on the regional climate over arid/semi-arid region as well.

不同土地利用通过改变地表特征影响地表和大气的水热交换以及大气边界层的动力、热力过程，因而作用于云的生成和演变。国内外已有一些针对不同土地利用影响云的研究，但其机理方面依然不清楚。本项目拟针对河套地区不同土地利用对云的影响方面展开研究。利用多个卫星资料研究河套地区典型土地利用类型（沙漠、草地和农田）上空云的时空特征差异。设计敏感性试验，利用区域气候模式在河套地区做高分辨率模拟，研究下垫面特性及关键物理参数的变化影响云的可能机理。结合卫星观测资料和模拟结果分析强弱季风环流与中小尺度动力、热力过程可能的相互作用，及其对云分布的影响。该项目的实施有利于加深理解我国干旱、半干旱区云的生成和演变机制，还在气候变化、陆-气相互作用方面有重要意义。

项目通过3年的执行基本完成了申请书中所设计的研究内容，达到了预期目标。本项目分析了河套地区不同土地利用类型上空云的时空分布和垂直结构特征，揭示了该地区土地利用变化对云影响的可能物理机理，探讨了不同环流背景下云对土地利用变化的响应差异。研究结果表明在河套地区，相较于其他土地利用类型，沙漠地带云量分布相对较少且日变化幅度较大，这种差异具有季节性特征。三种土地利用类型上空云量差异较大的表现深对流云的分布上，沙漠地区比其他地区小3-6%。数值模拟也证实了土地利用变化引起低层大气水汽和垂直速度变化进而致使低云量改变，但土地利用变化对低云量的年际变化的影响可以忽略。观测和模拟表明影响河套地区低云量的主要环流因子是副热带高压的强度，不同土地利用类型在副高强弱年间导致的低层水汽变化是影响该地区低云量变化的主要因子。通过该项目的执行，有助于我们更深刻的认识我国干旱、半干旱区云的生成和演变机制，还在气候变化、陆-气相互作用方面有重要意义。目前项目资助发表相关文章3篇，培养研究生两名，还有一篇论文正在修改。