东莞市典型天气的辐射特征及影响因子分析

通过对东莞观测站进行太阳辐射观测,得到2011年1—12月数据,来统计分析地面太阳短波辐射和地面、大气长波辐射的变化特征。分析典型天气的辐射特征及影响这些辐射变化的因子。结果表明:晴天向下短波辐射、反射辐射、地面长波辐射日总量最大,阴天次之,雨天最小。阴天和雨天的大气长波辐射均大于晴天。有云、雨的天气,净辐射的量值及其日变化特征都受到不同程度的影响。     

在北京气象塔上测量城市边界层辐射特征

利用2004年10～12月在北京325m气象铁塔上所测量的长波辐射和短波辐射垂直分层资料,分析了晴空、霾(烟、尘、轻雾)和浓雾天气条件下塔上两层的辐射特征。结果表明,城市边界层大气对短波总辐射有明显的衰减作用,2m处的总辐射280m处的总辐射。在晴好天气下,衰减比例为11.2%;在霾和雾天气下,衰减比例分别达到22.3%和36.6%。在塔上280m处测量的晴天城市地表反照率为0.12,而在霾和雾天气条件下分别为0.17和0.29。大气逆辐射(向下长波辐射)的日变化没有短波辐射的明显且有规律,晴好天气的辐射通量密度最小,霾天较大,雾天最大,2m处的大气逆辐射一般高于280m处的。向上长波辐射呈明显的日变化,且2m处的向上长波辐射日变化幅度280m处的。净辐射具有典型的日变化,晴天日变化幅度最大,霾和雾天的日变化幅度减小。晴天辐射加热最显著,278m厚气层的辐射加热达1.35℃.h-1,霾天为1.13℃.h-1,雾天为0.40℃.h-1。个例分析表明,在近地面气层内,霾中的气溶胶粒子和雾中的水滴对辐射产生程度不同的影响,并影响到辐射平衡,进而影响不同高度气层的加热和冷却,导致边界层结构的改变。     

南京市紫外线辐射强度的变化及影响因子

利用南京市2005-02—2009-01共4 a的紫外线辐射观测资料,分析了到达地面的紫外线辐射强度的变化特征,并探讨了云、污染物浓度和雾、霾天气等对紫外线辐射强度的影响。结果表明,低云量对紫外线强度的衰减更明显,最大达58.15%,蔽光性云层对紫外线辐射强度的衰减可达71%～80%;紫外线辐射强度与污染物浓度呈负相关,其中与NO2的相关性最好,为-0.39;晴空条件下,严重霾对紫外线辐射强度的衰减率可达20%以上,浓雾对紫外线辐射强度的衰减接近50%。     

西藏羊八井辐射观测初步分析

利用西藏羊八井2009年5月至2010年4月的辐射观测数据,统计了总辐射、紫外辐射、长波辐射、净辐射的日变化、月变化和季节变化,并分析了地表辐射超过太阳常数的发生频率及原因。结果表明,羊八井地区总辐射、紫外辐射、长波辐射、净辐射均表现出明显的日变化、月变化和季节变化特征;总辐射与地表短波反射辐射、总辐射与紫外辐射均表现出明显的正相关关系;大气逆辐射和地表长波辐射之间呈现出一定的的正相关关系。     

成都东北部地区太阳辐射特征分析

该文利用2018年1月—12月成都东北部地区的太阳辐射观测资料,分析了辐射能量的收支状况和特征。结果表明:成都东北部地区各辐射分量(除净长波辐射)均是夏季最强,冬季最弱,最大值出现在8月。净长波辐射春季最强,秋季最弱,与空气相对湿度、气温日较差分别成负相关、正相关。净全辐射白天为正值,晚上为负值。成都东北部地区全年有10.7%的太阳短波辐射被地表反射,接收的太阳短波辐射有29.36%被地表以长波辐射的方式释放到大气,对地气系统能量收支的贡献为61.18%。     

青藏高原不同地区辐射特征对比分析

利用"全球协调加强观测计划(CEOP)之亚澳季风青藏高原试验"(CAMP/Tibet)在藏北高原的BJ站、NPAM站及中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站、纳木错多圈层相互作用综合观测研究站和藏东南高山环境综合观测研究站2007年的辐射观测资料,分析了这些地区不同下垫面地表辐射各分量及地表反照率的日变化和月际变化特征。结果表明,向下短波辐射受太阳高度角的影响存在明显的日变化和月际变化;向上短波辐射的月际变化基本与总辐射一致,在个别月份由于高原积雪造成地表反照率较高,从而使晴天向上短波辐射全年较高;向下长波辐射存在基本的季节变化,最大值出现在天空总云量较多的夏季(6～8月),最小值出现在冬季(12月和1月);向上长波辐射基本上都是夏季为全年最大,冬季为全年最小。这与地表温度的年变化情况相一致。高原不同地区各季节晴天地表净辐射存在差异,NPAM站和藏东南站由于下垫面植被覆盖较好,净辐射值各季节均高于其它各站;NPAM站、纳木错站和珠峰站地表反照率日变化曲线呈"U"型,BJ站和藏东南站日变化相对复杂,藏东南站全年月平均地表反照率较小且变化不大,其他各站存在基本的年变化趋势。     

太原地区灰霾天气特征及影响因子分析

利用2008~2012年太原常规地面气象观测资料、高空探测资料和大气污染物观测资料,对主要天气形势、典型气象要素以及空气污染状况下灰霾天气特征及形成机制进行了综合分析。结果表明:1)太原地区灰霾出现频率存在明显的季节变化,冬半年灰霾出现天数占全年的65.7%;一天中08:00(北京时间,下同)至13:00发生灰霾的频率较高。2)霾日静风频率较高,主导风向为偏东南风;重度灰霾天气出现时相对湿度较高。3)霾日的大气稳定度主要表现为稳定类;霾日平均混合层高度比非霾日低约100 m;08:00逆温出现次数高于20:00,霾时平均逆温强度和厚度高于非霾时。4)高压类型天气形势对灰霾的产生有重要影响,低压天气形势下较少出现灰霾天气。5)可吸入颗粒物、SO2和NO2浓度在非霾日比霾日分别下降32.6%、48.6%、21.7%;随着灰霾等级的增加,SO2和可吸入颗粒物的浓度有显著的增加。6)灰霾天气下到达地面的太阳辐射强度明显减弱,日照时数明显减少。     

南海季风爆发前后辐射特征分析

利用“2000年南海海气通观测”项目现场观测的辐射资料分析了南海季风爆发前后南海太阳总辐射，海面反射辐射，大气长波辐射，海面长波辐射，净余辐射的日变化和逐日变化规律的实际事实，结果表明，季风爆发前后，云系增多云层增厚，对太阳总辐射，海面反射辐射，海洋和大气长波辐射均有显著的影响，季风爆发期间产生的大浪对海面反射辐射，洋面反射率影响很大，可导致两者的强度急剧增加。     

广州灰霾天气的气候特征分析

根据广州气象观测站1961-2002年观测资料，对广州市灰霾天气的气候特征及其成因进行了分析。结果表明，广州灰霾日数12月最多，6月最少，秋冬两季占全年灰霾日总数的70％以上。年灰霾日数总体呈上升趋势，年灰霾日数变化可分为5个阶段，其中，70年代末期至80年代中期、80年末期至90年代中后期是灰霾的两个急剧上升阶段。灰霾日数年际变化多与大气中的污染物浓度有关，而月、季的分布多受天气形势和气象条件所控制。灰霾能够降低到达地面的太阳总辐射，减少日照时数。     

塔中人工绿地与自然沙面辐射平衡对比研究

使用2014年5—9月塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测实验站地表辐射观测资料,分析了塔中人工绿地与自然沙面在各种典型天气条件下的辐射分量特征差异。结果表明:人工绿地与自然沙面辐射平衡各分量最小值均出现在夜间,最大值出现在中午前后,总辐射和反射辐射日最大值出现在12:00;大气长波辐射日变化振幅较小,地面长波辐射日变化呈现不对称分布。晴天,人工绿地与自然沙面总辐射和净辐射变化幅度较小,自然沙面总辐射高于人工绿地;阴天,地面长波辐射略有减小,绿地大气长波辐射略有增加,总辐射和反射辐射减少,净辐射的变化受总辐射的影响,但减弱幅度小于总辐射;沙尘暴天气下,沙尘对辐射各分量影响明显,辐射各分量日变化不规则,人工绿地与自然沙面总辐射被明显削弱,日变化波动大。     

2007年春末夏初珠穆朗玛峰地区辐射特征分析

利用2007年5月23日～6月22日的观测数据和先前已有的相关实测资料,分析了总辐射、大气逆辐射、地面长波辐射、有效辐射以及地表反射率.结果表明:春末夏初珠峰大本营地区出现瞬时总辐射大于太阳常数的现象相当频繁,甚至还能出现小时平均值也大于太阳常数的记录;由于珠峰地区海拔高,大气稀薄,低温低湿,大气逆辐射明显减少;地面长波辐射不仅低于平原地区,也低于青藏高原其他地区;在地表辐射平衡中.珠峰大本营地表有效辐射大于反射辐射;随着海拔高度的增加,白天净辐射正值持续的时间相应缩短而最大值减少.     

青藏高原太阳辐射能量的支出状况

到达地面的太阳辐射量,并不是全为地面所获得。地面吸收一部份,同时反射一部份。被地面吸收的部份称为吸收辐射,被地面反射的部份称为反射辐射。另外,地面在吸收太阳短波辐射后,本身要放出长波辐射;同样,大气和云层接受了辐射能量后也要放出长波辐射,大气长波辐射回到地面的部份,称为大气逆辐射。地面长波辐射与大气逆辐射之差,表示地面散失的长波辐射,称为有效辐射。反射辐射和有效辐射都是地面辐射的支出部份。 某地获得太阳辐射能量的多少,不单要看它收入多少太阳辐射能量,还必须了解它支出的太阳辐射能量有多少。现在,我们就着重分析一下青藏高原地区太阳辐射能量的支出状况。     

阿尔卑斯山杉林冠层影响辐射传输的个例分析

利用瑞士Alptal观测站杉树林冠层上方、下方的辐射观测资料,分析了冠层对短波辐射的减弱及对长波辐射的增幅作用及其季节变化。结果表明,对比较密集的常绿针叶林,冠层对入射短波辐射的透过率随着太阳高度的降低而减小,春季以后趋于稳定;冠层对长波辐射的增幅作用随天气状况而变化,这种增幅作用在晴空条件下最显著,可达1.5倍。在冬季,因为太阳辐射较弱,冠层对长波辐射的增幅作用超过对短波辐射的减弱从而增加地面净辐射。在其它季节,太阳辐射比较强,冠层对短波辐射的减弱超过对长波辐射的增幅作用而减少地面净辐射。地面净辐射与冠层上方气温的变化趋势虽然在有些时段一致,但在伴随降雪过程的降温时段,地面净辐射与气温的变化趋势近乎反相,在积雪融化时段,地面净辐射的增加比气温升高更显著,尤其是在白天。     

重霾天气气溶胶辐射效应对近地面臭氧峰值的影响

重度灰霾(或重霾)条件下,大气气溶胶颗粒物显著衰减到达地表的太阳紫外辐射,对臭氧O3光化学过程形成产生重要影响。通过对2013年12月1-10日发生在长三角地区的一次重霾过程进行详尽分析,结合对流层紫外和可见光模型(TUV)及NCAR箱式模型(MM),探讨气溶胶辐射效应对地面臭氧形成和浓度峰值的影响。研究表明,区域输送、稳定边界层累积和二次气溶胶过程等是导致本次重霾发生的主要原因;重霾条件下,臭氧光化学反应明显减弱,臭氧日峰值明显降低,但光化学反应仍缓慢进行;受各种因素如区域输送、边界层累积效应及二次气溶胶等过程影响,臭氧浓度随细颗粒物PM10浓度升高而缓慢上升。TUV和MM模拟结果与观测吻合较好,模拟结果进一步显示,当气溶胶光学厚度AOD由0.8增加到2.0时,到达地表的紫外辐射衰减63%,地面臭氧峰值浓度降低近83%,表明随着灰霾污染加重,近地层臭氧浓度有所降低。     

珠峰北坡地区地表辐射和能量季节变化的初步分析

对青藏高原地区地表能量的研究是一个十分重要的问题.利用中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站2006年5月至2007年4月一年的观测资料,分析了青藏高原珠峰地区的地表能量,即净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量,得到了一些有关珠峰地区地表能量的结果,即太阳总辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净辐射呈现出明显的年变化特征,净辐射、感热通量、潜热通量和土壤热通量得到的日变化是很明显的.并且讨论了计算地表能量通量的方法及其优缺点.     

塔克拉玛干沙漠腹地的长波辐射变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(塔中站)实测的长波辐射资料,分析了流动沙漠区的长波辐射特征.结果表明:地表长波辐射能具体地反映地表失去热能的状况.在沙漠区,由于地表层的湍流运动较强以及下垫面温度与空气温度的差值较大,使得地表向大气传输的热通量较大,所以地面长波辐射值较大,有时接近于总辐射,最小值出现在日出前,最大值出现在15:00左右;由于大气中的水汽含量及云量较少,而沙尘气溶胶含量较高,所以大气长波辐射较大,沙漠区有效辐射也较大,为我国有效辐射年总量最高的地区之一.地表放射的净长波辐射在太阳总辐射中所占的比例小于地表反射辐射,只有在春、夏季两者较接近,且以反射辐射大些.区域气候变化过程中,沙漠加热场的强度是沙漠局地天气气候变化的主要影响因素之一.     

层状云微物理参数反演及其辐射效应的个例研究

利用毫米波云雷达、微波辐射计联合反演方法,对2015年11月11日安徽寿县的一次层状云过程的云参数进行了反演,将所得云参数加入到SBDART辐射传输模式中,进行辐射通量计算,并将计算的地面辐射通量与观测的地面辐射通量进行了对比分析。研究表明:1)利用毫米波雷达和微波辐射计数据联合反演的云参数比较可靠;2)利用SBDART模式并结合反演的云参数,可以准确实时地计算地面及其他高度层的长短波辐射通量;3)在反演的云参数中,光学厚度对地面各种辐射通量的影响是最大的,云层的光学厚度越大,到达地面的太阳短波辐射越小,地面反射短波辐射也越小。另外云底温度越高,云体向下发射的红外长波辐射越大。地面向上的长波辐射是地面温度的普朗克函数,随地面温度而变;4)云对地面的短波辐射强迫为负值,对地面有降温的作用。云对地面的长波辐射强迫是一个正值,对地面有一个增温的作用;5)云对地面的净辐射强迫随时间变化很大,它的正负与太阳高度角和云参数有关。     

北京2004年一次强沙尘暴过程的辐射特征研究

利用2004年3月27～29 日北京沙尘暴期间观测的辐射、气象以及气溶胶质量浓度的资料,分析了该过程的地面辐射、气象要素以及气溶胶与辐射相互作用的变化特征.结果表明,沙尘暴期间紫外辐射的衰减与可见光辐射强度衰减规律不一致.紫外衰减主要受到细粒子浓度影响,同时紫外辐射占总辐射的比重与气溶胶中细粒子含量成负相关;而可见光辐射强度衰减与总辐射衰减同步.辐射变化和气溶胶质量浓度观测结果均表明,此次沙尘暴过程分为3个阶段,即,细粒子累积期、外地沙尘输入期和清除期.在沙尘暴期间地面一直维持一个低压、干冷的状态;当过程结束后,气压急剧增高,并在一段时间内处于高压控制之下.     

1984-2017年ISCCP-FH辐射资料在青藏高原地区的适用性评估

长序列卫星辐射资料的缺乏一直是制约青藏高原(以下简称高原)辐射长期变化研究的重要原因之一。对国际上最新提供的1984—2017年ISCCP-FH(以下简称FH)长序列卫星辐射资料中的大气顶逸出长波辐射(OLR)、到达地面短波辐射(SWD)、地面向上长波辐射(LWU)、到达地面长波辐射(LWD)进行分析,评估了FH辐射资料在全天气条件下的青藏高原地区的适用性。结果表明:与观测相比,FH资料的4种辐射通量气候平均值误差均小于5%,其中OLR和SWD的偏差较小,LWU的偏差最大。FH资料能正确反映高原各辐射通量的冬季增强趋势,OLR和LWD在各季节的长期变化趋势均与观测一致,LWU则呈现虚假的减弱趋势。总体来说,在高原地区,FH资料的地面短波辐射通量比长波辐射通量适用性好。进一步对长波辐射偏差原因分析显示,气温偏差会增强LWD的气候态和长期趋势,而地温偏差对LWU的作用与之相反。辐射模型、云和水汽的差异导致最终FH资料中的LWD气候态和长期趋势较观测略偏弱,FH资料的计算方案在一定程度上修正了地温偏差造成的LWU偏弱。研究结果将为使用FH辐射资料提供参考依据。     

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。