Том 35, номер 09, статья № 3

Аннотация:

Представлены результаты применения алгоритма обнаружения зеркально отражающих слоев в облаках верхнего яруса по данным пассивного спутникового зондирования. Рассматривается перистая облачность с оптической толщиной меньше 5 м и высотой верхней границы больше 8300 м, состоящая из преимущественно ориентированных в горизонтальной плоскости кристаллов льда, которая наблюдалась над территорией Западной Сибири с 2006 по 2007 г. Описана методика обнаружения зеркально отражающих слоев в облаках верхнего яруса и представлен статистический анализ их характеристик по спутниковым данным спектрорадиометра MODIS. Обсуждаются сезонно-широтные закономерности рассматриваемых параметров облачности над Западной Сибирью. Впервые оценены характерные значения площади, высоты расположения, коэффициента отражения и эффективной излучательной способности зеркально отражающих слоев над различными широтными зонами целевого региона.

Ключевые слова:

зеркально отражающие слои, облака верхнего яруса, ориентированные частицы, спутниковые данные, статистические характеристики

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Ceppi P., Brient F., Zelinka M.D., Hartmann D.L. Cloud feedback mechanisms and their representation in global climate models // WIREs Clim. Change. 2017. V. 8. P. e465.
2. Lohmann U., Neubauer D. The importance of mixed-phase and ice clouds for climate sensitivity in the global aerosol–climate model ECHAM6-HAM2 // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 8807–8828.
3. Voigt A., Albern N., Ceppi P., Grise K., Li Y., Medeiros B. Clouds, radiation, and atmospheric circulation in the present-day climate and under climate change // WIREs Clim. Change. 2021. V. 12. P. e694.
4. Облака и облачная атмосфера. Справочник / под ред. И.П. Мазина, А.Х. Хргиана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.
5. Baum B.A., Yang P., Heymsfield A.J., Bansemer A., Cole B.H., Merrelli A., Schmitt C., Wang C. Ice cloud single-scattering property models with the full phase matrix at wavelengths from 0.2 to 100 mm // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2014. V. 146. P. 123–139.
6. Platt C.M.R. Some microphysical properties of an ice cloud from lidar observation of horizontally oriented crystals // J. Appl. Meteorol. 1978. V. 17. P. 1220–1224.
7. Балин Ю.С., Кауль Б.В., Коханенко Г.П. Наблюдения зеркально отражающих частиц и слоев в кристаллических облаках // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 4. C. 293–299.
8. Самохвалов И.В., Кауль Б.В., Насонов С.В., Животенюк И.В., Брюханов И.Д. Матрица обратного рассеяния света зеркально отражающих слоев облаков верхнего яруса, образованных кристаллическими частицами, преимущественно ориентированными в горизонтальной плоскости // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 5. С. 403–411.
9. Konoshonkin A., Borovoi A., Kustova N., Okamoto H., Ishimoto H., Grynko Y., Förstner J. Light scattering by ice crystals of cirrus clouds: From exact numerical methods to physical-optics approximation // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 195. P. 132–140.
10. Кауль Б.В., Самохвалов И.В. Ориентация частиц кристаллических облаков Ci: Часть 1. Ориентация при падении // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 11. С. 963–967.
11. Sassen K. The polarization lidar technique for cloud research: A review and current assessment // Bull. Am. Meteorol. Soc. 1991. V. 72, N 12. P. 1848–1866.
12. Kokhanenko G.P., Balin Y.S., Klemasheva M.G., Nasonov S.V., Novoselov M.M., Penner I.E., Samoilova S.V. Scanning polarization lidar LOSA-M3: Opportunity for research of crystalline particle orientation in the clouds of upper layers // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13, N. 3. P. 1113–1127.
13. Neely R.R., Hayman M., Stillwell R., Thayer J.P., Hardesty R.M., O’Neill M., Shupe M.D., Alvarez C. Polarization lidar at Summit, Greenland, for the detection of cloud phase and particle orientation // J. Atmos. Ocean. Technol. 2013. V. 30, N 8. P. 1635–1655.
14. Winker D.M., Vaughan M.A., Omar A., Hu Y., Powell K.A. Overview of the CALIPSO mission and CALIOP data processing algorithms // J. Atmos. Ocean. Technol. 2009. V. 26. P. 2310–2323.
15. Sassen K., Kayetha V.K., Zhu J. Ice cloud depolarization for nadir and off-nadir CALIPSO measurements // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. P. L20805.
16. Скороходов А.В., Коношонкин А.В. Сопоставление спутниковых активных и пассивных наблюдений зеркально отражающих слоев в облаках верхнего яруса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 3. С. 279–287.
17. Матвеев Ю.Л., Матвеев Л.Т., Солдатенко С.А. Глобальное поле облачности. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 279 с.
18. Ackerman S.A., Frey R., Heidinger A., Li Y., Walther A., Platnick S., Meyer K.G., Wind G., Amarasinghe N., Wang C., Marchant B., Holz R., Dutcher S., Hubanks P. EOS MODIS and SNPP VIIRS Cloud Properties: User Guide for the Climate Data Record Continuity Level-2 Cloud Top and Optical Properties Product (CLDPROP). Greenbelt, USA: NASA, 2019. 65 p.
19. Avery M.A., Ryan R.A., Getzewich B.J., Vaughan M.A., Winker D.M., Hu Y., Garnier A., Pelon J., Verhappen C.A. CALIOP V4 cloud thermodynamic phase assignment and the impact of near-nadir viewing angles // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. P. 4539–4563.
20. KН-01 SYNOP. Код для оперативной передачи данных приземных метеорологических наблюдений с сети станций Росгидромета / под ред. Н.П. Фахрутдинова. М.: Гидрометцентр России, 2013. 79 с.
21. Скороходов А.В., Насонов С.В., Коношонкин А.В. Сопоставление спутниковых пассивных и наземных лидарных наблюдений зеркально отражающих слоев облаков верхнего яруса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16, № 6. С. 263–271.
22. Noel V., Chepfer H. A global view of horizontally oriented crystals in ice clouds from Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. P. D00H23.
23. Zhou C., Yang P., Dessler A.E., Liang F. Statistical properties of horizontally oriented plates in optically thick clouds from satellite observations // Geosci. Remote Sens. Lett. 2013. V. 10. P. 986–990.
24. Kikuchi M., Okamoto H., Sato K. A climatological view of horizontal ice plates in clouds: Findings from nadir and off-nadir CALIPSO observations // J. Geophys. Res. Atmos. 2021. V. 126. P. e2020JD033562.
25. Переведенцев Ю.П., Мохов И.И., Елисеев А.В. Теория общей циркуляции атмосферы: учебное пособие / под ред. Э.П. Наумова. Казань: Казан. ун-т, 2013. 224 с.
26. Bony S., Stevens B., Frierson D.M.W., Jakob C., Kageyama M., Pincus R., Shepherd T.G., Sherwood S.C., Siebesma A.P., Sobel A.H., Watanabe M., Webb M.J. Clouds, circulation and climate sensitivity // Nat. Geosci. 2015. V. 8. P. 261–268.