1、北極云冰晶粒子的特征我們組主要看了 A. V. Korolev and G. A. Isaac 在 1999 年寫(xiě)的 Ice particle habits in Arctic clouds （北極云冰晶粒子的特征）這篇文章。這篇文章主要介紹，大氣云中的冰晶具有一定 的形狀，形態(tài)特征對(duì)粒子的密度、下落末速度、增長(zhǎng)速率、輻射特性有一定影響。在計(jì)算氣 候變化預(yù)測(cè)、降水預(yù)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)、遙感時(shí)，假定理想冰晶粒子是柱狀、針狀和樹(shù)狀的。 A. V Korolev等使用分辨率2.3皿的新技術(shù)成像儀研究北極云，發(fā)現(xiàn)：原始形態(tài)僅占冰晶粒 子的3%,這是在1998年4月北極測(cè)得的，溫度范圍在0-45C，觀測(cè)了邊界

2、層、多層次 混合層、卷云。并且，他們?cè)谝淮纬Ｒ?guī)的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，不規(guī)則形狀的粒子由有小面的多晶體 粒子和純凈的（蒸發(fā)或固體升華）擁有平滑彎曲的平面和邊緣的冰晶粒子組成。因?yàn)楝F(xiàn)在預(yù) 測(cè)氣候變暖在北極達(dá)到最大，云的特性顯著影響了輻射的平衡，因此需要在氣候變暖和輻射 平衡的計(jì)算和預(yù)測(cè)中考慮非原始冰晶粒子特性的影響。具體如下：儀器：該次分析的數(shù)據(jù)主要使用了飛行數(shù)據(jù)，云冰顆粒的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。其中，飛行數(shù)據(jù)來(lái)自加拿大 康維爾580的國(guó)家研究委員會(huì)，這是廣泛運(yùn)用于云微物理測(cè)量并對(duì)飛機(jī)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析，以解決非理想的習(xí)慣問(wèn)題；而云冰顆粒的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)主要是利用云粒子成像儀的探針收集 的，該技術(shù)是由SPECI新開(kāi)發(fā)的

3、，針對(duì)高速移動(dòng)平臺(tái)的云粒子的高分辨率成像。高功率脈 沖激光凍結(jié)粒子圖像上有1000 x1000像素的數(shù)碼CCD相機(jī)，2.3 Mm的像素分辨率，一個(gè)強(qiáng) 大的視頻引擎可以處理多達(dá)40幀圖像識(shí)別和估計(jì)1000種顆粒物的大小。因此256個(gè)灰度級(jí) 的圖像可以顯示冰粒的一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且可以對(duì)其三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷。該次分析的數(shù)據(jù)收集于1998年4月由加拿大和美國(guó)組織的第一次ISCCP區(qū)域試驗(yàn)北極 云實(shí)驗(yàn)。冰粒的測(cè)量，主要在鋒面系統(tǒng)中的卷與層狀云系中收，.高度和云的溫度范圍分是 從0.03到7.5公里，0C到-45C，這些數(shù)據(jù)在14個(gè)航班（8天）內(nèi)收集所得，用于分析的 云內(nèi)路徑總長(zhǎng)度約4630公里。云中原始冰

4、粒子出現(xiàn)的頻數(shù)此次分析的主要目標(biāo)是為了研究冰粒子的形狀以及給出不同溫度下冰粒子的統(tǒng)計(jì)分布。 將最大維直徑超過(guò)40 pm的冰粒子特性分為兩組：原始的冰粒子和不規(guī)則的冰粒子?！霸?始冰”這個(gè)術(shù)語(yǔ)應(yīng)用于小面冰單個(gè)晶體。剩下的粒子屬于不規(guī)則類(lèi)。選擇40 pm為臨界值 是由于更小粒子的形狀不能被確切地判斷出來(lái)。V. Korolev等通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)得出，原始冰在北極云中是一個(gè)很稀有的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)大 部分冰粒子（97%）是不規(guī)則形狀并且只有3%的冰粒子是原始形狀。Tsble L Frequency of occurrence 成 pristine ice particles in Arctic clouds

5、 (April 1998)TemperalureTotal cloud lengtii (km)Total number of particles 40呻Pristine ice 40gra (%)-45CTWC82084038 4-40C T 弓-30C1101268363.5;0肥 TS -河C1182200794.0-20CT-10uC11912857913-10C1） （圖1a），厚片狀（1 a/。 0.2）（圖1b）以及片狀（a/c0.2）（圖1c）的平均比率 為100:12:8。盡管結(jié)霜的枝狀和不規(guī)則形狀的枝狀在-15C溫度條件下觀察到的幾率很高， 但是原始輻枝狀發(fā)生的概率仍然很小

6、。Figure 丸 Examples of iiregularly shaped ice particles in clouds; (a) f疝戰(zhàn)ted ioe particles; (b) facetted ice with some rounded parts; (c) non-fiamted (sublimating) ice particles. Particle numbers correspond to the following tempecature interval； NQ8J0Jltl6t23 from 35 to 2廣C; bH.5,l4Ml,22 from -27C t

7、o -25QC; N246.795,20 from -24C to -22C; Nl238 from -】9也 to -16”C; 117,19 -l2ftC Cloud height ranged from 2700 m to 5900 hl而不規(guī)則形狀的冰晶主要有兩種類(lèi)型，第一類(lèi)是由生長(zhǎng)在不同的方向（圖2 a）的不同 冰晶特性（如片狀，柱狀）組合成的一小面晶體粒子。第二類(lèi)是平滑曲側(cè)邊和邊緣的冰粒子 （圖2c）。這類(lèi)粒子通常有土豆似的形狀，顯示了這些粒子是由凝華生成的（固態(tài)轉(zhuǎn)變成 液態(tài)）（Orltay and Hallett,1989）（圖2c）。在許多情況下，不規(guī)則粒子的特性處在第 一類(lèi)和

8、第二類(lèi)之間的中間態(tài)。觀測(cè)表明，凝華冰可能占了一個(gè)重要的地位。Hobbs和Farber （1972）檢查到在地面和飛機(jī)上收集到的成千上萬(wàn)的冰粒子，他們用復(fù)制器技術(shù)并總結(jié)了 50%是冰碎片，觀測(cè)到研究中很少的非原始冰晶呈現(xiàn)出碎片狀態(tài)。對(duì)顆粒大小和形狀的分析表明，不規(guī)則形狀的顆粒是在所有尺寸類(lèi)別內(nèi)均勻地分布的， 包括小顆粒。這個(gè)事實(shí)就有可能得出另一個(gè)結(jié)論，那就是在冰粒子從至少4050微米的增長(zhǎng) 過(guò)程中，是保持不規(guī)則形狀的。但是他們是從一個(gè)不規(guī)則粒子增長(zhǎng)，還是開(kāi)始于原始冰層， 然后在小于40微米的某個(gè)地方變得不規(guī)則，這是未來(lái)研究的一個(gè)問(wèn)題。過(guò)飽和、有混合引 起的增長(zhǎng)和升華的循環(huán)、小規(guī)模的垂直運(yùn)動(dòng)（101102）有可能是不規(guī)則結(jié)冰的一個(gè)機(jī)制。升華可能在分解中使冰晶表面出現(xiàn)許多不規(guī)則，來(lái)重新組合。在不規(guī)則增長(zhǎng)的過(guò)程中，還有 可能在母體晶體的不同方向出現(xiàn)新的結(jié)晶方向。在大量的過(guò)冷水滴的蒸發(fā)中和那些單獨(dú)或者 增生到現(xiàn)有的雪晶這些過(guò)程中也會(huì)導(dǎo)致多晶體。結(jié)論通過(guò)以上分析，作者得出結(jié)論，小冰晶在北極云中是罕見(jiàn)的。卷云的簡(jiǎn)單觀測(cè)告訴我們， 光暈