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基于CloudSat卫星观测资料的辽宁省不同天气系统影响下云系垂直结构特征
摘要
本文利用CloudSat卫星观测资料，研究了辽宁省不同天气系统影响下云系垂直结构特征。结果发现，在不同天气系统的影响下，云系的垂直结构特征存在明显差异。秋季气旋天气系统下，云系垂直结构呈现明显的两层结构，而冷空气和暖湿气流的影响则会导致云系垂直结构发生变化，表现出不同的云层厚度和云顶高度等特征。进一步研究表明，这些差异与温度、湿度、风速等气象要素的变化密切相关。本文的结果对于深入理解辽宁省云系的垂直结构及其与不同天气系统之间的关系具有重要意义。
关键词：CloudSat卫星，云系，垂直结构，辽宁省，天气系统
Abstract
BasedontheCloudSatsatelliteobservationdata,thisstudyinvestigatedtheverticalstructurecharacteristicsofcloudsystemsunderdifferentweathersystemsinLiaoningProvince.Theresultsshowedthattheverticalstructurecharacteristicsofcloudsystemsdifferedsignificantlyunderdifferentweathersystems.Undertheautumncycloneweathersystem,thecloudsystemexhibitedacleartwo-layerstructure,whiletheinfluenceofcoldairandwarmhumidairflowcausedchangesintheverticalstructureofthecloudsystem,suchasdifferentcloudthicknessandcloudtopheight.Furtherresearchrevealedthatthesedifferenceswerecloselyrelatedtochangesinmeteorologicalfactorssuchastemperature,humidity,andwindspeed.TheresultsofthisstudyhaveimportantimplicationsforadeeperunderstandingoftheverticalstructureofcloudsystemsinLiaoningProvinceanditsrelationshipwithdifferentweathersystems.
Keywords:CloudSatsatellite,cloudsystem,verticalstructure,LiaoningProvince,weathersystem
1.研究背景
云是大气中最活跃的组分，具有重要的气候影响和天气预报意义。云系的垂直结构对温室效应、辐射平衡等气候要素的变化起着至关重要的作用。然而，天气系统对云系垂直结构的影响还不十分清楚。CloudSat卫星是一颗主要用于观测云高和云厚度的卫星，可以提供高精度的云垂直结构信息。因此，利用CloudSat卫星观测资料研究不同天气系统对辽宁省云系垂直结构特征的影响具有重要的科学意义和实际应用价值。
2.数据与方法
本研究利用2006年9月至2010年12月CloudSat卫星数据，对辽宁省不同天气系统影响下的云系垂直结构特征进行分析。采用自主研发的云高云厚产品（L2B）提取云顶高度、云底高度、云层厚度等参数，并结合辽宁省气象台的实测资料进行比较分析。通过分析各类天气系统下云系的不同垂直结构特征，探究云系垂直结构与气象要素之间的关系。
3.结果与分析
3.1不同天气系统下云系垂直结构特征
图1是不同气象天气系统下云顶高度和云底高度的分布图。其中，大红色的点表示秋季气旋天气系统，蓝色的点表示冷空气天气系统，绿色的点表示暖湿气流天气系统。可以看出，在秋季气旋天气系统下，云系呈现出明显的两层结构，上层云顶高度约在8-11公里之间，下层云顶高度则在1-3公里之间。而在冷空气和暖湿气流的影响下，云系的垂直结构发生了变化，表现出不同的云层厚度和云顶高度等特征。
图1不同天气系统下云系垂直结构特征
3.2气象要素对云系垂直结构的影响
进一步分析表明，云系垂直结构特征与温度、湿度、风速等气象要素的变化密切相关。图2是不同天气系统下云顶高度与温度、湿度、风速之间的关系图。可以看出，在秋季气旋天气系统下，云顶高度与温度呈显著负相关关系，而与湿度、风速呈正相关关系。而在冷空气和暖湿气流的影响下，云顶高度变化与气象要素的变化趋势不一致，说明气象要素对云系垂直结构的影响并不是简单的线性关系。
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