太阳短波辐射分光谱计算模式

本文采用太阳短波辐射分光谱模式计算了我国太阳辐射收支各分量。模式中主要考虑及计算了大气中各种成份在不同谱区对太阳辐射的吸收和衰减作用。如水汽、均匀混和气体的红外吸收，紫外和可见光区的臭氧吸收、雷利散射及大气气溶胶的削弱作用等。给出了大气中各种成份在不同波段对太阳辐射的削弱。并且分析了我国太阳辐射收支各分量1月、7月的分布特征。模式误差在4％～10％，比较理想。为无辐射观测的高原、沙漠、海洋等地区提供了一种较好的计算方法。     

微量物质对大气能量收支的影响

地球吸收的太阳辐射是驱动大气运动的初始能源。可以通过几种微量物质和通过海陆表面层来了解大气电磁场到温度场的能量转换。行星或地-气系统中最强烈的吸收发生在近地层。就全球平均而论,大气直接吸收的太阳辐射只占入射辐射的20％。大约51％的太阳辐射是经过地面后间接到达大气的。这部分能量再自然地被分成各种能量通量。水汽、臭氧、CO_2和气溶胶粒子是吸收最有效的微量物质。表1归纳了这些微量物质的一些特性资料。     

南京北郊冬季大气S0_2、N0_2和0_3的变化特征

利用差分吸收光谱仪DOAS(differential optical absorption spectroscopy),对2007年11月-2008年1月南京北郊大气SO_2、NO_2和O_3进行了观测.结合Parsivel降水粒子谱仪和自动气象站的资料,对冬季大气污染气体的浓度变化规律及降水和风速风向对其的影响进行了分析.结果表明,南京北郊大气SO_2浓度较高,呈明显双峰特征,分别在12时(北京时,下同)和00时达最大,受附近排放源的影响最大,东风及南风时比静风时SO_2浓度更高.降水对SO_2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168h~(-1).NO_2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值.南京北郊是NO_2源区之一,主要受附近高速公路汽车尾气排放源的影响.静风时NO_2浓度最高.O_3浓度受NO_2的影响较明显.O_3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O_3浓度最低.降水对O_3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O_3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O_3浓度升高.     

对流层臭氧的数值模拟试验

建立一个一维大气化学模式、利用该模式模拟O3等微量气体的日变化和O3的一些敏感性试验。结果表明:CH4和CO的增加会使O3增加，水汽增加将使O3减少；温度升高使自由大气中O3减少，而使边界层中O3增加；太阳辐射的加强使自由大气中的O3减少，边界层中O3增加。最后，研究了边界层结构对大气微量气体分布的影响。结果表明，模拟低层大气微量气体的变化需要考虑边界层结构的影响。     

太阳辐射和水汽压差对黄河源区高寒湿地潜热通量的影响研究

利用2014年6月1日至8月31日中国科学院麻多黄河源气候与环境综合观测站(下称麻多站)陆面过程观测试验资料,将大气和地表因素之和作为环境因子探讨其对潜热通量的影响,分析了太阳辐射和水汽压差对黄河源区高寒湿地下垫面潜热通量的影响,并对其进行了定量化评估(即控制参量)。结果表明:(1)太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对大气因素控制平均为0.98和0.02,即太阳辐射是影响潜热通量的相对大气因素控制的主要因子,水汽压差的影响可忽略。(2)太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对地表因素控制平均为0.12和-0.31,前者早晚大,中午小,后者绝对值早晚小,中午大。(3)太阳辐射对潜热通量的绝对总控制平均为0.22,相对总控制平均为1.10。水汽压差的绝对总控制平均为-0.06 W·m~(-2)·Pa~(-1),相对总控制平均为-0.29。(4)太阳辐射主要是通过直接作用(大气因素)影响潜热通量;而水汽压差则主要通过改变湿地地表阻抗的间接作用(地表因素)影响潜热通量。(5)高寒湿地下垫面地-气退耦因子(Ω)平均为0.38,表明高寒湿地与大气间的耦合程度较差,实际情况亦是如此,太阳辐射是影响高寒湿地下垫面潜热通量的主要因子。本研究为气候变化背景下的潜热通量参数化及其蒸散发研究开辟一条新的研究思路。     

利用太阳辐射计940nm通道反演大气柱水汽总量

利用太阳辐射计CE318近红外940nm水汽吸收通道和临近窗区道反演大气柱水汽总量，由于大气在940nm附近有水汽吸收。该通道不能采用通常Langley法处理，而采用改进的Langley法。利用MODTRAN3．7模式模拟出太阳辐射940nm通道透过率与水汽量关系常数，考虑了通道的光谱响应函数和不同大气模式的影响，模拟结果表明穿通道（小于10nm)上述关系常数受大气模式影响不大。总消光剔除气溶胶和分子散射，就得出水汽的透过率，从透过率反演水汽量。处理了敦煌和青海湖辐射校正场1999年7月场大气特征测量兼FY－1C辐射定标期间的数据，反演的平均水汽量与探空水汽积分比较，差异在12％以内。还计算出一天中不同时刻的水汽量，给出了同步观测6天卫星过顶前后15min平均水汽量，该水汽量用于FY－1C卫星遥感器辐射定标时辐射传输模式输入参数。结果表明太阳辐射计是一种便携有效测量水汽量仪器。     

北太平洋洋面太阳辐射收支的计算

本文用参数化方法计算了北太平洋地面泣面的太阳辐射收支各分量。在计算方案中考虑了大气水汽、二氧化碳气体、臭氧和尘埃等的吸收作用，同时计算了北太平洋上空整层大气的大阳辐射增温率，给出了上述各结果的分布特征图，描述了北太平洋地区洋面太阳辐射收支的基本特征及其主要影响因子。     

东亚地区的大气辐射能的收支(一)——地球和大气的太阳辐射能收支

本文是讨论东亚地区大气辐射能收支研究工作的第一部分,讨论了以下三个问题: (1)本文利用文献[1]的水汽各吸收带的吸收光谱实验资料,求得了一个适合于手算的水汽对太阳辐射的总吸收能量公式(公式(6))。并把式(6)与Mugge—Moller公式进行了比较。 (2)利用公式(6),计算了东亚地区39个测站1,7月自地面到100毫巴各气层对太阳辐射的吸收能量,及其对大气的加温率。本文还进一步考虑了云的订正、大气对地面反射辐射的吸收,而求得了东亚地区对流层大气吸收能量的分布。 (3)利用1958—1960年中国地区的一些地面总辐射和反射率观测资料,以及本文计算的大气中各种吸牧能量,讨论了中国地区行星反射率的分布和地球大气系统中各种太阳辐射能的收支。     

大气中H_2O、CO_2和O_3的重叠吸收对CO_2辐射效应的影响

本文研究了大气中 H_2O、CO_2和 O_3吸收带对因 CO_2增加一倍所引起的辐射收支扰动的重叠影响。这种影响与大气中的各种气体量以及吸收带的强度有关。我们用吸收带的窄谱带表达式研究了与气体含量的变化有关的这种影响。这个谱带表达式能考虑吸收带结构,从而说明吸收气体频谱特征的相关。据发现,H_2O 和 O_3的存在对 CO_2所引起的平流层中太阳辐射和热辐射扰动的影响都是比较小的。然而,在对流层和地面,这种重叠影响似乎是十分重要的,并且改变了 CO_2引起的辐射能量扰动的垂直分布。例如,在红外区,这个影响是减小了 CO_2放射辐射的效率,同时加强由于 CO_2增加所引起的从平流层来的向下热通量在对流层的吸收。各种气体的重叠吸收的净效果是使由于 CO_2增加而引起的对流层的加热变大和使引起的地面加热减小。我们也发现,由于大气中 H_2O的变化,重叠吸收影响有很强的季节和纬度变化。     

中国雪都阿尔泰山暖区暴雪水汽特征分析

为进一步做好中国雪都阿勒泰山冬季冰雪旅游暴雪预报预警服务,利用阿尔泰山固态降水数据、NCEP/NCAR再分析和GDAS数据,应用天气学诊断和不同水汽分析方法对2021年阿尔泰山区3次暴雪过程环流背景和水汽特征进行分析。结果表明：(1) 3次暴雪过程均为新疆北部典型的暖区暴雪过程。(2)欧拉方法分析表明,该区水汽主要源于大西洋及其沿岸,阿尔泰山西边界为水汽输入,东边界和南边界为水汽输出,中、低层的水汽输入量与暴雪量关系密切,水汽通量散度辐合区位于对流层低层。(3)HYSPLIT(拉格朗日)方法分析表明,水汽源地主要来自北冰洋、欧洲,其次是中亚和加拿大,与上述结论明显不同;对暴雪区综合贡献较大的是对流层低层的水汽。(4)构建了阿尔泰山区暴雪过程水汽贡献模型,700 hPa及以上水汽自源地到达关键区后主要从偏西(西南)路径输入暴雪区,700 hPa以下水汽到达关键区后,在环流合适时主要从东南路径输入暴雪区,但从偏西(西南)和西北路径输入暴雪区的水汽也不容忽视;水汽主要在对流层低层聚集,并辐合抬升。