气象科学

作者：李颜昀，林文，朱延年，卢昕，刘罡

单位：南京大学 大气科学学院, 南京 210023;南京大学 大气与地球系统科学联合国际研究实验室及气候与全球变化研究所, 南京 210023,,福建省灾害天气重点实验室, 福州 350008;中国气象局 海峡灾害天气重点开放实验室, 福州 350008;福建省气象科学研究所, 福州 350008,,南京大学 大气科学学院, 南京 210023;南京大学 大气与地球系统科学联合国际研究实验室及气候与全球变化研究所, 南京 210023,,郑州大学 地球科学与技术学院, 郑州 450001,,南京大学 大气科学学院, 南京 210023,

关键词：中分辨率成像光谱仪;机器学习;云顶高度反演;东亚海域;长期趋势

基金：国家重点研发计划资助项目(2023YFC3007600);福建省灾害天气重点实验室、中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室开放课题(2024KFKTO1)

云是影响全球辐射收支的重要因素,其中水云反射了大部分太阳短波辐射能量。准确检测云顶高度对分析云的微物理特性和辐射效应至关重要。被动卫星能够提供长期、大范围的观测数据,但目前对云顶高度(Cloud Top Height, CTH)的反演误差较大。本研究基于多层感知机 (Multi-layer Perceptron, MLP),开发了一个日间海洋水云云顶高度反演模型(MLP-CTH retrieval model)。模型以中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)一级数据为输入,云—气溶胶激光雷达与红外探测卫星(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations, CALIPSO)高精度数据作为参照,决定系数为0.80,均方根误差为408 m,相比MODIS云顶高度,决定系数提高了0.53,均方根误差减少了386 m。使用该模型反演的2003—2022年东亚海域日间水云云高显示,气候态平均为2 261 m,整体高于MODIS官方云高。过去20 a,模型反演水云云高以97.2 m·(10 a)-1速率增长,显著高于MODIS的26.4 m·(10 a)-1增长率,且在秋冬季节,模型反演云高与MODIS云高年变化趋势相反。反演云顶高度随纬度升高呈现先升后降趋势,而MODIS数据表现为先降后升再降的变化趋势。该模型提供了更准确的云顶高度估算,能够更好地模拟海洋水云的辐射效应。

来源：2025年第5期

《气象科学》期刊编辑部

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