由卫星资料估算晴空大气太阳直接辐射和散射辐射

根据光的多次散射理论 ,对水汽、气溶胶、臭氧、混合气体等实行辐射参数化处理 ;利用中国探空站资料和诺阿 ( NOAA)气象卫星垂直业务探测器 ( TOVS)资料反演的探空资料 ,由离散纵标法计算了大气各高度上的太阳直接辐射和散射辐射 ,并与此同时的和同站点位置的卫星可见光、红外测值进行统计回归拟合 ,建立卫星测值与大气中太阳直接辐射和散射辐射的计算模式 ,据此可以利用卫星资料估算太阳直接辐射和太阳散射辐射 ,这对于大气环境光学特性和大气环流、气候变化的研究有重要意义。     

利用MODTRAN 3计算我国太阳直接辐射和散射辐射

根据光的多次散射理论——离散纵标法,利用我国国家一级辐射测站的大气廓线,计算出晴空大气观测波段不同高度上的太阳直接辐射和向下散射辐射。将模式输出的地面辐射值与地面辐射观测资料进行比较,对不同高度的太阳直接辐射和向下散射辐射以及日变化进行了讨论。最终目的是直接由MODTRAN3计算我国辐射空白站的地面辐射值,以弥补我国辐射站稀少,时空分布短缺的不足。     

利用MODTRAN3计算我国太阳直接辐射和散射辐射

根据光的多次散射理论－离散纵标法，利用我国国家一级辐射测站的大气廓线，计算出晴空大气观测波段不同高度上的太阳直接辐射和向下散射辐射。将模式输出的地面辐射值与地面辐射观测资料进行比较，对不同高度的太阳直接辐射和向下散辐射以及日变化进行了讨论。最终目的是直接由MODTRAN3计算我国辐射空白站的地面辐射值，以弥补我国辐射站稀少，时空分布短缺的不足。     

利用TOVS资料计算我国东南地区的太阳直接辐射和散射辐射

根据多次散射理论--离散纵标法，将极轨卫星产品资料（TOVS资料）作为初始资料，利用中分辨率大气传输模式MODTRAN3分别计算出晴空和有云情况下5个层次的观测波段的太阳直接辐射和散射辐射，与国家一级探空探测的大气温、湿廓线计算出的辐射值进行比较。发现晴空状况下基本一致，有云时存在一定误差，表明由卫星的TOVS资料估算我国东部地区的晴空辐射资料，可以弥补我国辐射资料的不足。     

用卫星资料探讨有云情况下的地面辐射收支

对晴空和有云情况进行了研究，用辐射理论导出了这两种情况下卫星测值和地表太阳总辐射、净辐射的关系，将卫星测值与地面辐射观测站的实测值进行拟合，建立了几种利用卫星测值估算地面太阳总辐射和净辐射的模式，经研究比较选出几种最佳模式。据此利用卫星资料估算晴空和有云情况下的太阳总辐射和净辐射，以弥补我国辐射测站稀少，资料短缺的不足。     

敦煌地区晴空散射辐射影响因子的统计特征

利用敦煌地区1981—1983年全年及1984年与1985年1～2月的日射观测资料,统计分析了敦煌地区晴空下散射辐射与太阳高度角、大气柱气溶胶垂直光学厚度等影响因子的关系,用最小二乘法拟合得到了相应的函数关系式。拟合结果表明：晴空下散射辐射与太阳高度角符合幂函数关系;晴空下散射辐射随大气柱气溶胶光学厚度线性增长。     

从云天变化分析辐射记录是否正常

目前 ,我国一级辐射站测量、记录的直接辐射为垂直于太阳入射光的直接辐射 ;散射辐射是太阳辐射经过大气散射或云的反射 ,从天空 2π立体角以短波形式向下到达地面的辐射 ;总辐射是太阳直接辐射和天空散射辐射到达水平面的总量。因此 ,一般情况下 ,总辐射≤散射辐射 +直接辐射 ,这是由于垂直于太阳入射光的直接辐射比水平面上的直接辐射大的缘故 ,太阳高度角小时更明显。但有时也会出现总辐射 >散射辐射 +直接辐射的情况。这一情况一是由仪器故障引起 ,如直表跟踪不良等 ;二是由下列云天气变化引起 :天空有积状云或波状云时 ,如淡积云、碎积…     

河南省近40年太阳辐射变化规律及其成因探讨

首先把河南省不完整的太阳辐射资料,用经验公式推算到近４０年（１９６０～１９９７年）的资料。并把只有总日射资料的站,利用经验公式,计算出直接辐射、散射辐射资料。在此基础上,用方差分析找出太阳辐射的周期变化规律,发现河南省太阳总辐射具有减少的趋势,直接辐射也呈减少趋势,散射辐射北部、南部呈减少趋势,中部呈增多趋势。初步研究证明,大气中总悬浮微粒的增加是导致太阳总辐射减少的重要原因     

2007—2011年塔克拉玛干沙漠腹地太阳辐射观测研究

利用塔克拉玛干沙漠塔中大气环境观测试验站2007年1月至201 1年12月总辐射、散射辐射和直接辐射观测资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地太阳总辐射、散射辐射和水平面直接辐射的主要特征。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地总辐射、散射辐射和水平面直接辐射平均年总量分别为6619.0、3507.8和2203.5 MJ·m~(-2)。典型晴天总辐射日峰值分别为散射辐射的2.4倍和直接辐射的1.5倍。沙尘暴天散射辐射值增加到与总辐射基本一致,而直接辐射衰减最明显。当太阳高度角20°时,散射辐射随总云量的增加而增大,且秋、冬两季增幅明显。     

起伏地形下河南省太阳散射辐射的分布式模拟

利用河南省及周边145个气象站1961－2000年常规气象观测资料和河南省1:25万DEM数据,充分考虑起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素后,基于分布式开阔度模型和天文辐射模型,实现了起伏地形下河南省太阳散射辐射的分布式模拟.计算了100m×100 m分辨率下河南省1－12月气候平均太阳散射辐射及多年平均年散射辐射总量的空间分布.结果表明:在充分考虑经验系数的时空分布特征后,模拟精度有了进一步提高.与郑州站的观测资料对比验证表明,模拟精度较高,年平均绝对误差为3.06 MJ·m-2,年平均相对误差为1.67％;局地地形对太阳散射辐射的影响比较明显;通过个例年验证对模型性能和模拟结果进行考察,年平均相对误差不足11％.综上表明模型的时空模拟性能良好.     

利用卫星资料研究云对地面净辐射的影响

采用2002年1月、2月、7月、8月每日8～16时(北京时间)的GMS-5卫星云图资料以及相同时次的漠河和郑州两个辐射站的地面净辐射资料，通过读取红外1、红外2、水汽和可见光云图上的卫星计数值，并将卫星计数值按照GMS-5定标表转换成亮度温度和反射率，最终形成一套利用卫星资料研究云对地面净辐射影响的数据集。采用统计的方法将地面净辐射与影响地面净辐射的各因子：太阳天顶角、地面及云面反射率等有关因子进行拟合，发现地面净辐射与这些因子之间有很好的相关性，特别在引入卫星红外通道亮温值减水汽通道亮温值这一因子后，在有云状况下，拟合的相关系数有较明显的提高，原因可能是这一因子包含了云分类的信息，这一方法的提出为利用卫星资料研究云对地面净辐射的影响提出了一个新的思路。     

禹城地区光合有效辐射的计算方法

利用2005年7月-2006年10月在山东禹城对太阳辐射（包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS、总辐射Q等）、气象要素等进行的4次综合观测资料,初步得到了朋R,VIS的日、季节变化特征并对其进行了分析,结果表明：各辐射的小时累计之比vIS／Q,PAR／Q,PAR／VIS相对稳定,其平均值分别为0．39,1．95（mol／MJ）,4．97（mol／MJ）,但它们均有明显的日、逐日、季节变化,并受水汽、气溶胶、云等因素的影响。同时建立了实际天气PAR,VIS的小时累计经验公式及其转换关系,计算值与观测值均比较接近。当考虑水汽和散射因子时,PAR,VIS的计算值与观测值的相对偏差分别为11．1％,10．6％。限于实际情况,可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS的小时累计值,它们的相对偏差分别为13．3％,12．6％。水汽因子对于PAR,VIS的传输和计算具有重要作用。     

兴隆地区光合有效辐射计算方法

2005年9月11日至2006年9月2日,在河北省兴隆县对太阳辐射（光合有效辐射SPAN、可见光辐射SVIS、总辐射Q等）、气象参数进行了4次综合观测,初步得到了SAR、SVIS等的变化特征。小时累计之比SPAN／Q、SVIS／Q、SPAR／SVIS。相对稳定,其平均值分别为2．03mol／MJ、0．42、4．89mol／MJ,同时它们都表现出明显的日、逐日、季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了实际天气计算SPAR、SVIS的经验公式及SPAR与SVIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。在考虑水汽和散射因子时,SPAR、SVIS计算值与观测值的相对偏差分别为13．3％、12．1％。限于实际情况,也可以只考虑水汽因子,此时,SPAR和SVIS的相对偏差分别为13．8％、12．4％。对于SPAR、SVIS的传输和计算来说,水汽因子具有重要作用,气溶胶因子的作用虽弱于水汽因子,但仍需考虑。     

云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法

为减少计算机时,满足实时预报要求,全球数值预报模式中的辐射计算频率通常设定为三小时。这样处理会大大减少计算量,但也同时导致较大辐射日变化偏差,并影响模式对地面能量平衡,对流及降水的模拟。为改进这一缺陷,我们开发了一种辐射快速计算方案,可用于计算瞬时地面太阳总辐射和净辐射,使到达地面的太阳辐射计算可与模式积分同步进行,从而改善地面太阳辐射日变化模拟。本文介绍云天的计算方法。该方案所用的输入变量均为预报模式或卫星观测所能提供的量。结果表明：该方案既可用于数值预报模式也可利用观测资料独立计算地面太阳辐射。经与美国能源部大气辐射观测资料检验,该方案的精度很高,地面总辐射瞬时值的平均计算误差小于7%。     

Numerical simulation of sensitivities of snow melting to spectral composition of the incoming solar radiation

Snow albedo is an important factor influencing the snow surface energy budget and snow melting, yet uncertainties remain in the calculation of spectrally resolved snow surface albedo because the spectral composition (visible versus near infrared) of the incident solar radiation is seldom available. The influence of the spectral composition of the incoming solar radiation on the snow surface albedo, snow surface energy budget, and final snow ablation is investigated through sensitivity experiments of four snow seasons at two open sites in the Alps by using a multi-layer Snow-Atmosphere-Soil-Transfer scheme (SAST). Since the snow albedo in the near infrared (NIR) spectral band is significantly lower than that in the visible (VIS) band, and almost the entire NIR part of the solar radiation is absorbed in the top layer of the snow pack, given a fixed amount of incoming solar radiation, a lower VIS/NIR ratio implies that more NIR radiation is reaching the ground surface and more is absorbed by the top layer of the snow pack, therefore, speeding up the snow melting and increasing the surface runoff, although a lesser part of the solar radiation in the visible band is transmitted into and trapped by the sub-layer of the snow pack. The above VIS/NIR ratio effect of the incoming solar radiation can result in a couple of days difference in the timing of snow ablation and it becomes more significant in late spring when the total solar radiation is intensified with seasonal evolution. Snow aging also slightly intensifies this VIS/NIR ratio effect.     

THEORETICAL CALCULATION MODEL OF SHORTWAVE RADIATION FOR THE EARTH-ATMOSPHERE SYSTEM AND ITS TESTING RESULTS

On the basis of radiation transfer theory,adopting improved two-stream algorithm incorporated with addingalgorithm,we build up a theoretical calculation model of shortwave radiation for the earth-atmosphere system whichcan be applied with satellite data.The model can calculate direct solar radiation,scattering solar radiation,heating rateand other physical quantities of radiation field at every layer of the atmosphere and on the earth's surface,if the under-ground reflectance or the planetary albedo obtained from satellite can be known.The model can be used in clear orcloudy atmosphere,and its calculating speed is fairly fast.We think that the model can be incorporated into large-scaleand mesoscale climatic models for the consideration of radiation calculation,and also it is useful for the utilization of so-lar energy.     

北京地区太阳紫外辐射的观测与分析研究

利用北京地区太阳辐射和其它常规气象观测资料，得到了到达地面的太阳紫外辐射的计算公式，并将计算值与观测值进行了比较，两者吻合得比较好。最后给出了北京地区地面太阳紫外总辐射的变化趋势，计算结果表明，地面太阳紫外总辐射对大气浑浊度的变化比对大气臭氧总量的变化敏感得多。