Maintenance of Arctic mixed-phase clouds - role of horizontal-wind vertical shear

北极混合相云的维持——水平风垂直切变的作用

基本信息

批准号：
21K03665
负责人：
端野典平
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Kochi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、2019年10月から1年間実施されたMOSAiC観測実験のデータを取得し、混合相層積雲の特徴を調査した。プログラムを作成し、鉛直プロファイルのデータから12時間以上の継続時間する、単層の混合相層積雲を抽出した。これらの雲イベントに関して、Richardson数、Obukhov長、境界層高度、雲底高度、雲底からの結合距離などを計算した。２つの長寿命事例（2019年11月17日と12月16日）は雲の形態がロール状とセル状に分類できる時間帯があった。そこで雲氷鉛直積算量(IWP)と雲水・雲氷鉛直積算量の比(TWP)を比較したところ、ロール状の雲の値がセル状よりも大きくなる傾向が見られた。下層の水蒸気量とTWPの比を比較すると大きな違いは見られなかった。他のすべての長寿命事例についてこれらの比の雲形態への依存性を調査したが、上記ほど明確な違いは見られなかった。10月16日の事例では、地表付近の静的安定度は不安定、安定、不安定と推移し、安定時には13時間ほど結合した状態と判断できた。IWP/TWPの値は結合時にピークを示したが、雲水鉛直積算量(LWP)は最後の不安定時に最大となった。この観測実験中、地表面は海氷に覆われているが、不安定時において下層で地表付近よりも水蒸気が多く観測されていた。このため下層からの水蒸気輸送により、LWPが大きくなったと考えられる。初期の非結合から結合状態に推移する時間は8時間53分であったが、これは雲底付近の乱流混合が結合状態を引き起こすために要する時間と考えられ、数値実験の際の指標になる。またこの事例では初期に12m/sを超える風が400m付近で観測され、雲の発達に強い鉛直シアによる乱流混合が寄与している可能性がある。

今年，我们获取了从2019年10月起为期一年的MOSAiC观测实验数据，对混合相层积云的特征进行了研究。我们创建了一个程序，并从垂直剖面数据中提取了持续超过 12 小时的单层混合相层积云。对于这些云事件，我们计算了理查森数、奥布霍夫长度、边界层高度、云底高度和距云底的耦合距离。在两个长期存在的案例（2019年11月17日和2019年12月16日）中，有时云形态可以分为卷状或细胞状。当我们比较云冰垂直累积量（IWP）与云水和云冰垂直累积量之比（TWP）时，我们发现卷状云的值往往大于细胞云的值。。当比较下层水蒸气含量与TWP的比率时，没有发现显着差异。我们研究了所有其他长期情况下这些比率对云形态的依赖性，但没有发现如上所述的明显差异。 10月16日的情况下，地表附近的静稳定性由不稳定变为稳定，稳定后确定两者已耦合了约13小时。 IWP/TWP值在耦合过程中出现峰值，但云水垂直量（LWP）在最终失稳过程中达到最大值。在这次观测实验中，地球表面被海冰覆盖，但在不稳定时期，在较低层中观察到的水蒸气比地球表面附近的水蒸气更多。因此，认为LWP的增加是由于来自下层的水蒸气输送所致。从初始的非束缚态转变为束缚态所需的时间为8小时53分钟，这被认为是云底附近湍流混合产生束缚态所需的时间，并用作指标在数值实验中。此外，在这种情况下，最初在 400 m 附近观察到超过 12 m/s 的风，表明强垂直切变导致的湍流混合可能有助于云的形成。