云可以通过调节地表辐射收支平衡从而对全球气候产生重要的影响。相关研究数据表明，从全球平均来看，云每年产生的短波云辐射效应（SWCRE）约为-46 w/m2，长波云辐射效应（LWCRE）约为+28 w/m2。因此，与假设无云的地球相比，云造成的净冷却辐射效应（CRE）约为-18w/m2。在夏季，云主要通过反射入射的太阳辐射来发挥冷却作用，夏季的SWCRE显得更为重要。最近研究表明，模式气候敏感性和预测准确性都与SWCRE高度相关。因此，深入研究SWCRE对我们了解全球气候十分重要。
复旦大学大气与海洋科学系博士生刘乐（第一作者）、武炳义教授（通讯作者）以及丁硕毅的最新研究分析了夏季SWCRE变化的主要特征及其相关的大气环流异常。对于夏季高纬地区，巴伦支海、喀拉海、拉普提夫海以及欧亚大陆北部地区的SWCRE变率最大（图1）。重要的是夏季北俄地区的SWCRE与东亚的大气环流变率之间有着密切的联系（图2）。夏季俄罗斯北部云辐射强迫的冷却效应减弱，导致局地异常升温。随之而来的经向温度梯度的减小，对流层西风的减速，极大地削弱了中低对流层的斜压性，从而有利于乌拉尔阻塞的生成（图3）。这使得源自北大西洋海温异常引起的大气波列在北俄地区得到明显增强，动力学上促成了欧亚地区“+ - +”遥相关的出现（图3），导致华北（华南）降水增多（减少），东亚中低纬高温热浪频发（图2）。
到目前为止，极地及高纬对中低纬地区天气和气候的影响还未从SWCRE的角度进行过研究。上述研究也打破了大气环流对SWCRE变化响应的局限性（图4）。以上结果为高纬对东亚天气和气候的影响提供了新的思路。相关研究于2022年发表在《Geophyscial Research Letter》期刊上。
论文信息：Liu, L., Wu, B.*, Ding, S. (2022) On the Association of the Summertime Shortwave Cloud Radiative Effect in Northern Russia with Atmospheric Circulation and Climate over East Asia. Geophysical Research Letters.
论文链接：DOI：10.1029/2021GL096606
图1 (a) 1979-2020年夏季50°N以北SWCRE的气候态平均(等值线)和标准差(填色)以及(a)中蓝色方框区域SWCRE的EOF前两个模态，解释方差分别为36.2%、18.4%。(b)为夏季SWCRE对PC1(c)的回归，(d)为夏季SWCRE对PC2(e)的回归。打点区域表示通过95%显著性检验。
图2 (a)夏季降水场、(b)高温热浪频次场分别对PC2的回归。打点区域表示通过95%显著性检验。
图3 夏季(a)300hPa纬向风场、 (b)500hPa EGR、(c)300hPa高度场(填色)和对应的波活动通量(箭头)分别对PC2的回归。打点区域表示通过95%显著性检验。(d)在PC2＞0.5的年份下SWCRE日指数分别与SAT日指数（实线）/乌拉尔阻塞日指数（柱）的超前滞后相关图。(e)同(d)但为PC2＞1的年份下合成的超前滞后相关图。
图4 与夏季北俄SWCRE变化第二个模态有关的大气环流异常概念图。