Atmospheric Chemistry and Physics: Изучение вертикальной структуры облаков и радиационных эффектов на основе спутниковых данных и оценка сценариев CMIP6
Облака демонстрируют широкий спектр вертикальных морфологий, регулируемых определённой атмосферной динамикой и термодинамикой и связанных с разнообразием микрофизических свойств и радиационных эффектов. В этом исследовании новый набор данных CERES-CloudSat-CALIPSO-MODIS (CCCM) RelD1 используется для изучения морфологии и пространственного распределения различных типов вертикальной структуры облаков в течение 2007–2010 гг. Комбинированные активные и пассивные спутники обеспечивают более точную вертикальную структуру облаков, чем те, которые основаны только на пассивных формирователях изображений или микроволновых радиометрах. Авторы сгруппировали облака в 12 классов вертикальной структуры облаков в зависимости от того, как они расположены или перекрываются в трёх стандартных атмосферных слоях с пороговыми значениями давления 440 и 680 гПа. Для каждого из 12 типов вертикальной структуры облаков исследуются глобальные средние радиационные эффекты облаков в верхней части атмосферы, внутри атмосферы и на поверхности, а также профили скорости нагрева облаков. Наблюдения впоследствии используются для оценки вариаций общей, высокой, средней и низкой облачности в моделях CMIP6. Анализируются «исторический» эксперимент в период 1850–2014 гг. и два сценария (ssp245 и ssp585) в период 2015–2100 гг. Результаты наблюдений показывают существенную разницу в пространственной картине между различными типами вертикальной структуры облаков с наибольшим контрастом между высокой и низкой облачностью. Доля однослойных облаков в среднем почти в четыре раза больше, чем доля многослойных, со значительными географическими различиями, связанными с чётко различимыми режимами, что говорит о том, что перекрывающиеся облака ограничены регионом. Глобальные средние радиационные эффекты облаков показывают, что четыре типа вертикальной структуры облаков нагревают планету, а восемь из них охлаждают её. Длинноволновая составляющая определяет суммарный профиль скорости нагрева облаков, а профили скорости нагрева облаков многослойных облаков более изогнуты и сложны, чем профили однослойных, что приводит к сложной термической стратификации. Согласно долгосрочному анализу CMIP6, прогнозируемая общая доля облачности над сушей уменьшается быстрее, чем над океаном. Количество высоких облаков над океаном значительно увеличивается, а других типов облаков над сушей и океаном продолжает уменьшаться, помогая компенсировать сокращение общей доли облаков над океаном. Более того, делается вывод, что пространственная картина типов вертикальной структуры облаков не может быть существенно изменена изменением климата, а определяется только долей облачности. Эти результаты показывают, что в будущем следует уделять особое внимание долгосрочным наблюдениям вертикальной структуры облаков, чтобы лучше понять её реакцию на антропогенное воздействие и изменение климата.
