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我们利用在中国西部黑河流域所进行的陆气相互作用实验的预试验期间地面和卫星观测资料，研究了在于旱地区地表辐射收支演算中所遇到的困难。通过理论辐射传输计算和用卫星资料对云的反演可以得到地表辐射。计算结果与地表测量的太阳辐射和红外辐射比较表明在有些情况下会发生较大的误差。误差主要是由于缺乏气溶胶资料．云反演时的不确定性以及地面观测与卫星测量之间的时间差异所引起。在无云情况下，模式计算的太阳辐射通量系统大于测量值，当地面温度大于50℃和由于不稳定边界层造成尘埃古量大时计算误差特别大，误差的原因是计算中没有考虑气溶胶．我们发现在下午当气溶胶单次散射反射率取为9．5．光学厚度近似地取为0．2时计算误差可以减小，计算的地面太阳辐射通量和实测值比较一致，然而在大气中太阳辐射如此强的吸收原因仍不清楚．对地面测量和卫星测量资料都可以用的个例研究结果表明，地表净太阳辐射通量和红外向下辐射通量的平均误差分别为4．3和-4.7W／m^2．相应的均方根误差分别为17．4和22．1W／m^2．较大的误差出现在云量较少时，这可能是反演中误把气溶胶当成了云所造成的．研究结果强调了气溶胶在地表辐射计算中的重要性。同时，由于该地区地表温度的日变化非常大，而地面红外辐射的计算，要求温度测量有较高的时间分辨率，因此在干旱地区地面辐射计算中，从卫星资料反演气溶胶和地面温度应予以最优先考虑． 相似文献
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利用改进的离散坐标法紫外辐射传输模式,应用各种可测得的实际大气物理参数,模拟了1993年7月24日德国加尔米希-帕特科琛（Garmisch-Partenkirchen,47.47oN, 11.07oE）地面紫外辐射的全天分布,并与1993年秋天第三次欧洲紫外辐射光谱仪比对活动期间通过了严格绝对标定的奥地利英斯布鲁克（Innsbruck）大学的紫外光谱仪的实际观测资料进行了比较,进行了余弦响应订正后,计算与测量的绝对值差别很小,最大误差对地面UVB通量（280～320 nm）是0.07 W/m2（正午的通量为3.2 W/m2）。对UVA（320～400 nm）最大误差是2.6 W/m2（正午通量为54 W/m2）。计算与测量的平均偏差为5%～13%,这表明,地面紫外辐射水平也可以利用其他大气观测资料通过模式计算间接得到。 相似文献
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利用毫米波云雷达、微波辐射计联合反演方法,对2015年11月11日安徽寿县的一次层状云过程的云参数进行了反演,将所得云参数加入到SBDART辐射传输模式中,进行辐射通量计算,并将计算的地面辐射通量与观测的地面辐射通量进行了对比分析。研究表明:1)利用毫米波雷达和微波辐射计数据联合反演的云参数比较可靠;2)利用SBDART模式并结合反演的云参数,可以准确实时地计算地面及其他高度层的长短波辐射通量;3)在反演的云参数中,光学厚度对地面各种辐射通量的影响是最大的,云层的光学厚度越大,到达地面的太阳短波辐射越小,地面反射短波辐射也越小。另外云底温度越高,云体向下发射的红外长波辐射越大。地面向上的长波辐射是地面温度的普朗克函数,随地面温度而变;4)云对地面的短波辐射强迫为负值,对地面有降温的作用。云对地面的长波辐射强迫是一个正值,对地面有一个增温的作用;5)云对地面的净辐射强迫随时间变化很大,它的正负与太阳高度角和云参数有关。 相似文献
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不同形状冰晶权重假定对冰云光学和辐射特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
在BCC_RAD辐射传输模式和包含多形状冰晶粒子的冰云光学性质参数化方案的基础上,详细分析了不同冰晶粒子权重选取对冰云光学和辐射特性的影响。结果显示,不同形状冰晶粒子权重的选取对长波带平均消光系数、单次散射比、不对称因子和短波带平均不对称因子均有较大的影响。冰晶粒子权重选取对长波辐射通量有很大影响:对长波向下辐射通量,权重选择不同可在云底处造成高达10.50 W/m2的差别;对长波向上辐射通量,权重选择不同可在云顶处造成高达15.05 W/m2的差别。冰晶粒子权重选择对短波辐射通量也存在较大影响:对短波向下辐射通量,权重选择不同可在云底处造成高达12.48 W/m2的差别;对短波向上辐射通量,权重选择不同可在云顶处造成高达10.23 W/m2的差别。冰晶粒子权重选择对长波加热率影响较大,在云顶处和云底处分别可达1.31和-2.06 K/d。研究表明,不同形状冰晶粒子权重的选取对冰云光学性质和辐射计算均有较大的影响,在长波区间尤其明显。 相似文献
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塔克拉玛干沙漠腹地春季一次沙尘暴沙尘气溶胶的辐射特征 总被引：3，自引：2，他引：1
利用塔中气象站地面辐射等气象资料结合PNIO（空气动力学当量≤10um的悬浮颗粒）质量浓度资料,以2007年4月15日晴天辐射特征为背景对4月22日塔克拉玛干沙漠腹地发生的沙尘暴天气进行局地辐射特征和沙尘气溶胶与净辐射作相关分析。结果表明白天沙尘的辐射强迫对地表有冷却作用,夜间起保温作用。观测期间,总辐射日峰值减少量为507W／m^2,地面长波日峰值增加量为185w／m^2,地面净辐射能量收支表现为白天的日峰值减少量为198w／m^2,夜间的日峰值增加量为40W／m^2。 相似文献
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地基热红外云高观测与云雷达及激光云高仪的相互对比 总被引：4，自引：2，他引：2
2008年5月至12月中美（美国能源部大气辐射测量（ARM）计划）联合利用ARM移动观测设施（AMF）在安徽省寿县进行了大气辐射综合观测试验,地基云参数观测仪器主要有:（1）云雷达（ARM W-band (95 GHz) Cloud Radar）,观测结果为反射率廓线,时间分辨率为2 s;（2）云高仪（Vaisala Ceilometer）,观测结果为云底高度和后向散射廓线,时间分辨率为15 s.两者均为天顶方向观测.扫描式全天空红外成像仪（SIRIS-1型）于11月27日～12月30日在寿县参加了观测,观测方式为全天空扫描,时间间隔为15分钟.三种云观测仪器共并行观测16天.利用全天空红外成像仪测得的天空红外亮温和同步观测的地面气象数据进行了等效云底高的反演.以全天空红外成像仪天顶方向观测时间前后15次云雷达反射率廓线的平均廓线,云高仪12次观测中有云时次云底高的平均值分别作为同步观测结果,利用平均反射率廓线进行了各层云的云底、云顶、回波峰值高度和回波积分值的提取和计算.三种观测仪器以10 km云底高为限,共同步观测1661次,其中云雷达、红外成像仪和云高仪分别观测到云:428,287,225次.本文分3种情况:（1）全部有云观测情况,（2）单层云,（3）双层及三层云,分别进行了三个仪器观测云高的对比.对比结果:情况（1）,云雷达与云高仪、云雷达与红外成像仪的相关系数分别为0.6和0.82;情况（2）,三者共同观测75次,云雷达与红外成像仪相关系数为0.85,与云高仪相关系数为0.53,标准差分别为0.88 和1.61 km;情况（3）,红外成像仪云底高绝大多数在云雷达观测的最上、最下层云之间,有时接近上层云,有时接近下层云.对比结果显示,地基热红外对于观测中低云高具有稳定、可靠、经济和便捷等优势,但观测结果较云雷达系统偏高.文中同时提出了初步的校正方法. 相似文献
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沙尘气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究 总被引：7，自引：2，他引：5
为了定景了解沙尘气溶胶对气候的影响,文中利用一个改进的辐射传输模式,结合伞球气溶胶数据集(G-ADS),计算了晴空条件下,冬夏两季沙尘气溶胶的直接辐射强迫在对流层顶和地面的全球分布,并讨论了云对沙尘气溶胶辐射强迫的影响.计算结果表明,对北半球冬季和夏季而言,在对流层顶沙尘气溶胶的全球短波辐射强迫的平均值分别为-0.477和-0.501 W/m2;长波辐射强迫分别为0.11和0.085 W/m2;全球平均短波地面辐射强迫冬夏两季分别为-1.362和-1.559 W/m2;长波辐射强迫分别为0.274和0.23 W/m2.沙尘气溶胶在对流层顶和地面的负辐射强迫的绝对值郁随太阳天顶角的余弦和地表反照率的增加而增大;地表反照率对沙尘气溶胶辐射强迫的强度和分布都有重要影响.研究指出:云对沙尘气溶胶的直接辐射强迫的影响不仅取决于云量,而且取决于云的高度和云水路径,以及地面反照率和太阳高度角等综合因素.中云和低云对沙尘气溶胶在对流层顶的短波辐射强迫的影响比高云明显.云的存在都使对流层顶长波辐射强迫减少,其中低云的影响最为明显.因此,在估算沙尘气溶胶总的直接辐射强迫时,云的贡献不可忽视. 相似文献
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2016年11月13日在北京地区上空存在持续稳定的层状云天气背景下,利用飞机开展气溶胶粒径谱、化学组成、云滴谱等参量的垂直观测,研究该个例云底气溶胶的活化能力。结果表明:探测期间北京地区为轻度污染天气,地面气溶胶浓度(0.11~3 μm)达到4600 cm-3。云层高度为800~1200 m,云底气溶胶数浓度相对于近地面大幅度降低,有效粒径显著增大(0.3~0.6 μm)。同时,近地面气溶胶中疏水性的一次有机气溶胶贡献显著,而云底气溶胶中一次有机气溶胶的贡献大幅降低,无机组分和二次有机气溶胶的贡献明显增大,造成吸湿性参数κ由0.25(地面)增大至0.32(云底)。云中气溶胶和云滴的谱分布衔接较好,且两者的数浓度之和与云底气溶胶浓度一致,可分别代表未活化和已活化的粒子。基于云底气溶胶粒径谱和吸湿性参数计算得到不同过饱和比下云凝结核的活化率,通过与云中观测结果对比,反推得到云底过饱和度约为0.048%。 相似文献
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上海地区地面太阳紫外辐射的观测和分析 总被引：21，自引：0，他引：21
通过对上海地区2001～2003年地面太阳总辐射和紫外辐射观测资料的分析表明：（1）上海地区太阳辐射和紫外辐射年总量分别为4487．1MJ／m^2和149．6MJ/m^2。（2）紫外辐射的季节变化特征十分明显，夏半年（4-9月）各月极大紫外辐射强度远大于冬半年（10月～次年3月），7月份最强，12月份最弱。（3）不同天气条件下，紫外辐射日变化显示出明显的差异，晴天强且稳定，多云天气波动较大，阴天则次之。（4）紫外辐射占总辐射的比例（η）也显示冬半年低，夏半年高的分布特征。（5）影响上海地区到达地面紫外辐射的主要因子有：太阳高度角的大小大致决定了到达地面紫外辐射的强弱，两者具有相近的年变化趋势；云、雨等天气类型是影响紫外辐射的重要因子；大气能见度对紫外辐射也有比较明显的影响。 相似文献
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一维辐射对流模式对云-辐射强迫的数值模拟研究 总被引：1，自引：9，他引：1
利用一维辐射－对流气候模式, 详细研究了云量、云光学厚度以及云高等要素的变化对大气顶和地面太阳短波辐射和红外长波辐射通量以及云的辐射强迫的影响, 给出了计算这些物理量的经验拟合公式。结果表明, 云具有极为重要的辐射－气候效应。云量、云光学厚度以及云高即使只有百分之几的变化, 所带来的辐射强迫也可以与大气二氧化碳浓度加倍所产生的辐射强迫（3.75 W/m2）相比拟。例如, 当分别给它们+3%的扰动时, 即取云量变化0.015, 云光学厚度变化0.27, 以及云高变化0.15 km时（在实际的地球大气中, 这种尺度的变化是完全可能发生的）, 那么,可以得到地气系统的太阳短波辐射强迫-3.10 W/m2以及红外长波辐射强迫-1.77 W/m2, 二者之和为-4.78 W/m2, 已经完全可以抵消大气二氧化碳浓度加倍所产生的辐射强迫。但是, 当云量、云光学厚度以及云高向相反方向产生类似扰动时, 所产生的辐射强迫可能极大地放大二氧化碳浓度增加所产生的增强温室效应。因此, 研究结果揭示出, 不管是为了解释过去的气候变化, 还是预测未来的气候变化, 亟待加强在一个变化了的气候环境（例如地面温度升高）下, 云将发生何种变化的研究。 相似文献
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Effects of Clouds and Aerosols on Surface Radiation Budget Inferred from DOE AMF at Shouxian, China 总被引：1，自引：0，他引：1 
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下载免费PDF全文 Based on data collected during the first U.S.Department of Energy(DOE) Atmospheric Radiation Measurement(ARM) field campaigns at Shouxian,eastern China in 2008,the effects of clouds and aerosols on the surface radiation budget during the period October-December 2008 were studied.The results revealed that the largest longwave(LW),shortwave(SW),and net Aerosol Radiative Effects(AREs) are 12.7,-37.6,and-24.9 W m-2,indicating that aerosols have LW warming impact,a strong SW cooling effect,and a net cooling effect on the surface radiation budget at Shouxian during the study period 15 October-15 December 2008.The SW cloud radiative forcing(CRF) is-135.1 W m-2,much cooler than ARE(about 3.6 times),however,the LW CRF is 43.6 W m-2,much warmer than ARE,and resulting in a net CRF of-91.5 W m-2,about 3.7 times of net ARE.These results suggest that the clouds have much stronger LW warming effect and SW cooling effect on the surface radiation budget than AREs.The net surface radiation budget is dominated by SW cooling effect for both ARE and CRF.Furthermore,the precipitatable clouds(PCs) have the largest SW cooling effect and LW warming effect,while optically thin high clouds have the smallest cooling effect and LW warming on the surface radiation budget.Comparing the two selected caseds,CloudSat cloud radar reflectivity agrees very well with the AMF(ARM Mobile Facility) WACR(W-band ARM Cloud Radar) measurements,particularly for cirrus cloud case.These result will provide a ground truth to validate the model simulations in the future. 相似文献
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An Evidence of Aerosol Indirect Effect on Stratus Clouds from the Integrated Ground-Based Measurements at the ARM Shouxian Site 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 TANG Jin-Ping WANG Pu-Cai DUAN Min-Zheng CHEN Hong-Bin XIA Xiang-Ao LIAO Hong 《大气和海洋科学快报》2011,4(2):65-69
The aerosol effect on clouds was explored using remote sensing of aerosol and cloud data at Shouxian, China. Non-precipitation, ice-free, and overcast clouds were firstly chosen by a combination of sky images from the Total Sky Imager (TSI), cloud base heights from the Ceilometer, and vertical temperature profiles from the Balloon-Borne Sounding System (BBSS). Six cases were chosen in summer, and seven in autumn. The averaged cloud effective radii (re), cloud optical depth (COD), aerosol total light scattering coefficient (σ), and liquid water path (LWP) are, respectivey, 6.47 μm, 35.4, 595.9 mm-1, 0.19 mm in summer, and 6.07 μm, 96.0, 471.7 mm-1, 0.37 mm in autumn. The correlation coefficient between re and σ was found to change from negative to positive value as LWP increases. 相似文献
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Cloud is essential in the atmosphere, condensing water vapor and generating strong convective or large-scale persistent precipitation. In this work, the relationships between cloud vertical macro- or microphysical properties, radiative heating rate, and precipitation for convective and stratiform clouds in boreal summer over the Tibetan Plateau (TP) are analyzed and compared with its neighboring land and tropical oceans based on CloudSat/CALIPSO satellite measurements and TRMM precipitation data. The precipitation intensity caused by convective clouds is twofold stronger than that by stratiform clouds. The vertical macrophysics of both cloud types show similar features over the TP, with the region weakening the precipitation intensity and compressing the cloud vertical expansion and variation in cloud top height, but having an uplift effect on the average cloud top height. The vertical microphysics of both cloud types under conditions of no rain over the TP are characterized by lower-level ice water, ice particles with a relatively larger range of sizes, and a relatively lower occurrence of denser ice particles. The features are similar to other regions when precipitation enhances, but convective clouds gather denser and larger ice particles than stratiform clouds over the TP. The atmospheric shortwave (longwave) heating (cooling) rate strengthens with increased precipitation for both cloud types. The longwave cooling layer is thicker when the rainfall rate is less than 100 mm d?1, but the net heating layer is typically compressed for the profiles of both cloud types over the TP. This study provides insights into the associations between clouds and precipitation, and an observational basis for improving the simulation of convective and stratiform clouds over the TP in climate models. 相似文献
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利用山西省2008—2010年64架次云结构的飞机探测资料,结合地面观测和卫星数据统计分析了层状云系的宏微观特征。结果表明:降水云和非降水云系的微物理特征量,两者存在显著的差异,层状云要达到降水,云的厚度要达到近2000m;粒子尺度分布云粒子有效半径要达到10~14μm,降水性层状云低云含水量垂直方向上平均为0.03g/m3,中云含水量垂直方向上平均为0.05g/m3,;避光高层云-层积云、雨层云降水过冷水的最大值出现在距0℃层高度以上500m附近,其最大值分别为0.61,0.42g/m3;透光高层云降水过冷水的最大值出现在距0℃层高度以上300m附近,其值为0.28g/m3;云中水分按不同粒子尺度的分配可以看出,直径20、30μm的粒子含水量较高,对云中液态水含量的贡献较大,降水粒子主要由20、30μm的粒子转化;降水性层状云在垂直方向上的微物理结构特征非常明显,也是分层的。高层主要是冰相粒子,是冰雪晶,随高度降低冰雪晶的尺度增大,在4个典型温度层的观测中,液态含水量、云粒子及降水的浓度、尺度相较有很大不同。 相似文献
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By using the radiosonde measurements collected at Shouxian,China,we examined the dynamics and thermodynamics of single- and two-layer clouds formed at low and middle levels.The analyses indicated that the horizontal wind speed above the cloud layers was higher than those within and below cloud layers.The maximum balloon ascent speed(5.3 m s~(-1)) was located in the vicinity of the layer with the maximum cloud occurrence frequency(24.4%),indicating an upward motion(0.1-0.16 ms~(-1)).The average thickness,magnitude and gradient of the temperature inversion layer above single-layer clouds were117±94 m,1.3±1.3℃ and 1.4±1.5℃(100 m)~(-1),respectively.The average temperature inversion magnitude was the same(1.3℃) for single-low and single-middle clouds;however,a larger gradient[1.7±1.8℃(100 m)~(-1)]and smaller thickness(94±67 m) were detected above single-low clouds relative to those above single-middle clouds[0.9±0.7℃(100 m)~(-1) and157±120 m].For the two-layer cloud,the temperature inversion parameters were 106±59 m,1.0±0.9℃ and 1.0±1.0℃(100 m)~(-1) above the upper-layer cloud and 82 ± 60 m,0.6±0.9℃ and 0.7±0.6℃(100 m)~(-1) above the low-layer cloud.Absolute differences between the cloud-base height(cloud-top height) and the lifting condensation level(equilibrium level)were less than 0.5 km for 66.4%(36.8%) of the cases analyzed in summer. 相似文献
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一次秋季冷锋降水过程气溶胶与云粒子分布的飞机观测 总被引：2，自引：1，他引：1
利用机载PMS（Particle Measuring Systems）测量系统,对2008年10月4—5日石家庄地区一次冷锋降水云系的3次气溶胶和云粒子探测资料进行了分析。结果表明,冷锋过境降水前后,气溶胶粒子分布差异较大。降水发生前,气溶胶粒子平均数浓度约为103cm-3,平均直径为0.95μm;气溶胶主要集中于3000m高度以下的对流层低层,云内气溶胶数浓度明显减少。降水发生后,气溶胶粒子平均数浓度约为102cm-3,比降水前约小1个量级,平均直径为1.28μm;气溶胶主要集中于1200m以下的近地面层,其数浓度随高度增加而降低。气溶胶粒子浓度在低层云区内水平变化较小,而在无云区和云下近地层水平起伏较大。云粒子平均浓度比气溶胶小1～2个量级。气溶胶粒子平均谱主要呈双峰型,而云粒子谱主要为单峰型。 相似文献
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Recent Progress in Cloud Physics Research in China 总被引：5，自引：0，他引：5
A review of China cloud physics research during 2003-2006 is made in this paper. The studies on cloud field experiments and observation, cloud physics and precipitation, including its theoretical applications in hail suppression and artificial rain enhancement, cloud physics and lightning, and clouds and climate change are included. Due primarily to the demand from weather modification activities, the issue of cloud physics and weather modification has been addressed in China with many field experiments and model studies. While cloud physics and weather modification is still an important research field, the interaction between aerosol, cloud and radiation processes, which is the key issue of current climate change research, has become a new research direction in China over the past four years. 相似文献
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Yuan WANG Jonathan M.VOGEL Yun LIN Bowen PAN Jiaxi HU Yangang LIU Xiquan DONG Jonathan H.JIANG Yuk L.YUNG Renyi ZHANG 《大气科学进展》2018,35(2):234-247
Aerosol–cloud–radiation interactions represent one of the largest uncertainties in the current climate assessment. Much of the complexity arises from the non-monotonic responses of clouds, precipitation and radiative fluxes to aerosol perturbations under various meteorological conditions. In this study, an aerosol-aware WRF model is used to investigate the microphysical and radiative effects of aerosols in three weather systems during the March 2000 Cloud Intensive Observational Period campaign at the US Southern Great Plains. Three simulated cloud ensembles include a low-pressure deep convective cloud system, a collection of less-precipitating stratus and shallow cumulus, and a cold frontal passage. The WRF simulations are evaluated by several ground-based measurements. The microphysical properties of cloud hydrometeors, such as their mass and number concentrations, generally show monotonic trends as a function of cloud condensation nuclei concentrations.Aerosol radiative effects do not influence the trends of cloud microphysics, except for the stratus and shallow cumulus cases where aerosol semi-direct effects are identified. The precipitation changes by aerosols vary with the cloud types and their evolving stages, with a prominent aerosol invigoration effect and associated enhanced precipitation from the convective sources. The simulated aerosol direct effect suppresses precipitation in all three cases but does not overturn the aerosol indirect effect. Cloud fraction exhibits much smaller sensitivity(typically less than 2%) to aerosol perturbations, and the responses vary with aerosol concentrations and cloud regimes. The surface shortwave radiation shows a monotonic decrease by increasing aerosols, while the magnitude of the decrease depends on the cloud type. 相似文献
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四川地区云和空中水资源分布与演变 总被引：6，自引：3，他引：3
利用1971～2000年台站云降水资料和NCEP再分析资料,分析了四川地区云和空中水资源的分布与演变。研究发现:四川地区平均总云量为7.2成,低云量4.7成,全年阴天日数193.5天,降水日数154.0天,小到中雨日147.1天;全年大气可降水量为181.7kg.m-2。云有明显的季节变化特征,总云量夏季最高,春季次之,冬季最低,低云量夏季最高,秋季次之,冬季最低。大气可降水量夏季最大,秋季次之,冬季最少。云和小到中雨日的空间分布具有明显的地域性,且夏季分布与全年分布显著不同。在高原上,总云和低云、降水日、小到中雨日呈相反的变化趋势,总云在平均状态附近波动略有减少,而低云、降水日、小到中雨日在平均状态附近波动略有增加;在盆地内,云和降水日的演变趋势相同,总云量、低云量、降水日、小到中雨日都在线性减少。30年来四川地区大气可降水量线性变化则略有增多。 相似文献