利用CIPS图像研究夜光云中重力波扰动对冰晶粒径谱的影响规律

摘要

夜光云的观测亮度和比现频率在近半个世纪里呈逐渐增长的趋势,但对中高层大气中各种热力学和动力学机制如何影响这一趋势仍然有待研究.本文从重力波在水平方向上的扰动对夜光云冰晶粒径谱的影响规律这一角度出发,利用2007年南北半球CIPS的Level_2反照率图像提取了共4379个重力波活动个例,并对相应的冰晶等效半径数据进行处理,通过统计和对数正态拟合分别获取了不同纬度间隔和时间阶段内的重力波水平波长谱以及冰晶粒径谱.将冰晶粒径谱峰值半径及谱宽的扰动分布与重力波水平波长谱的变化规律进行对比分析,发现重力波扰动对两半球粒径谱峰值半径和谱宽的影响均以负扰动为主,并随着纬度的升高扰动更加频繁,且始末阶段大中期小,但扰动振幅随纬度升高而下降,且中期减小始末增大.这主要由于水平波长在50km以上的中小尺度重力波出现频率与峰值粒径和谱宽扰动的频率呈现正相关,这种中小尺度的波更容易在更大空间范围引起粒径谱的变化;更厚的云层和更低的温度会在一定程度上会减弱重力波对粒径谱的扰动作用;另外,两半球重力波水平波长谱宽变化剧烈程度的差异,也是导致粒径谱峰值半径和谱宽的扰动剧烈与否的关键因素.