Five parameterizations of cloud droplet spectral shape are implemented in a global climate model to investigate the dispersion effect and aerosol indirect effect (AIE). We design a series of experiments by modifying the microphysical cloud scheme of NCAR CAM5.3 (National Center for Atmospheric Research Community Atmosphere Model Version 5.3). We employ four empirical (Martin94, RLiu03, PengL03, and Liu08) and one semi‐analytical (LiuLi15) expressions for cloud droplet spectral shape parameters. Analysis focuses on the instantaneous differences in the simulated cloud microphysical properties and the comparison between model output and satellite data. The results show that RLiu03, PengL03, and LiuLi15 produce wider droplet spectrum and faster autoconversion rate, but Liu08 has a narrower droplet spectrum and slower autoconversion rate than the default parameterization (Martin94) in CAM5.3. Global dispersion effects caused by the five parameterizations modify the aerosol indirect effect by −10% (counteract) to 13% (strengthen). The simulated AIEs and dispersion effects exhibit noticeably spatial inhomogeneity. In the sensitive regions of AIE (Southeast Asia, North Pacific, and West Coast of South America), we decompose the response of shortwave cloud forcing to the change in droplet number for analysis. The varying dispersion effects can be explained by different responses of cloud properties in different spectral parameterizations.

中文翻译：

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使用NCAR CAM5.3中的经验和半分析参数化了解云滴光谱色散效应

在全球气候模型中对云滴光谱形状进行了五个参数化，以研究弥散效应和气溶胶间接效应（AIE）。我们通过修改NCAR CAM5.3（国家大气研究中心大气模型版本5.3）的微物理云方案来设计一系列实验。对于云滴光谱形状参数，我们采用了四个经验（Martin94，RLiu03，PengL03和Liu08）和一个半解析（LiuLi15）表达式。分析着重于模拟云微物理特性的瞬时差异以及模型输出与卫星数据之间的比较。结果表明，RLiu03，PengL03和LiuLi15产生更宽的液滴光谱和更快的自转换速率，但是Liu08比CAM5.3中的默认参数化（Martin94）具有更窄的液滴光谱和更慢的自动转换速率。由这五个参数设置引起的全局分散效应将气溶胶间接效应从-10％（反作用）更改为13％（增强）。模拟的AIE和色散效应表现出明显的空间不均匀性。在AIE的敏感区域（东南亚，北太平洋和南美西海岸），我们分解了短波云强迫对液滴数量变化的响应，以进行分析。可以通过不同光谱参数化中云特性的不同响应来解释变化的色散效应。由这五个参数设置引起的全局分散效应将气溶胶间接效应从-10％（反作用）修改为13％（增强）。模拟的AIE和色散效应表现出明显的空间不均匀性。在AIE的敏感区域（东南亚，北太平洋和南美西海岸），我们分解了短波云强迫对液滴数量变化的响应，以进行分析。可以通过不同光谱参数化中云特性的不同响应来解释变化的色散效应。由这五个参数设置引起的全局分散效应将气溶胶间接效应从-10％（反作用）更改为13％（增强）。模拟的AIE和色散效应表现出明显的空间不均匀性。在AIE的敏感区域（东南亚，北太平洋和南美西海岸），我们分解了短波云强迫对液滴数量变化的响应，以进行分析。可以通过不同光谱参数化中云特性的不同响应来解释变化的色散效应。