近期，中國科學院合肥物質(zhì)院安光所大氣光學研究中心在卷云探測理論和實驗研究上取得新進展。中心劉東研究員、王珍珠研究員團隊首次利用CALIOP星載激光雷達觀測研究了全球空心冰晶特征卷云，并揭示了其季節(jié)和全球分布特征。相關成果發(fā)表在國際權威自然指數(shù)期刊《地球物理研究通訊》上。

在觀測研究中，團隊發(fā)現(xiàn)：首先，在卷云的光學厚度小于或等于0.1，且溫度維持在-60℃至-40℃的條件下，觀測到的卷云樣本在退偏振比與衰減色比的二維圖中的分布，與通過物理光學近似法得出的空心冰晶特征卷云理論值高度吻合。這一發(fā)現(xiàn)證實了在該特定條件下，實際觀測到的卷云與通過物理光學近似法模擬出的空心冰晶特征卷云具有高度的一致性。

其次，研究還發(fā)現(xiàn)，在全球范圍內(nèi)觀測到的所有卷云中，空心冰晶特征卷云占據(jù)了約20%的比例，且主要分布在中高緯度地區(qū)。值得注意的是，這類卷云在秋季和冬季在北半球高緯度地區(qū)的出現(xiàn)頻率要高于南半球，而在春季和夏季則呈現(xiàn)出相反的趨勢。此外，該類卷云還顯示出明顯的海陸分布差異，更傾向于出現(xiàn)在大陸地區(qū)。特別是在南極洲、西伯利亞和格陵蘭島，其出現(xiàn)頻率最高。基于此，研究團隊推測空心冰晶特征卷云的形成條件可能與溫度、濕度以及大氣環(huán)流等環(huán)境因素密切相關，并且可能對特定區(qū)域的氣候環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。

本研究受國家自然科學基金、省重點研發(fā)計劃、中國科學院項目和院長基金以及中俄大氣光學聯(lián)合研究中心等支持。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2024GL109852

圖1 光學厚度小于等于0.1，溫度介于-60℃~-40℃之間卷云樣本統(tǒng)計量，黑色矩形框為物理光學近似方法計算的空心冰晶特征卷云理論值區(qū)域。

圖2 空心冰晶特征卷云全球分布。