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相似文献
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1.
辐射和积云对流过程对大气辐射通量的影响   总被引:4,自引:1,他引:3  
基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的全球大气环流谱模式(SAMIL-R42L26),研究了澳大利亚气象局研究中心(BMRC)新辐射方案和新Zhang-McFaflane积云对流方案对大气辐射通量模拟的影响.新辐射方案相比原辐射方案在辐射计算光谱分辨率、气体吸收和计算效率等方面作了很多改进,其对大气辐射通量的模拟能力相应提高.在晴空条件下,大气顶出射长波、大气吸收短波和地表入射短波等与观测的偏差较原辐射方案明显减小,尤其是在对流活跃区域.在云天条件下大气辐射通量与观测的偏差也较原辐射方案减小,但其偏差依然较大,这与模式中积云对流参数化方案模拟能力不足引起的辐射通量偏差有关.为此,换用了新Zhang-McFarlane积云对流方案,其结果表明,对流活跃区水汽含量显著增加,原对流方案中偏强的"双赤道辐合带"现象明显减弱,赤道辐合带地区的大气辐射通量偏差有明显减小,在海洋地区晴空大气顶出射长波和地表入射短波的量值及空间分布均接近观测结果,同时大气顶全球平均能量收支的年变化和观测结果趋于一致,其中模拟的伞球年平均大气顶能量收支和观测的偏差不到0.6 W/m2.试验结果同时表明,在未来研究中引入气溶胶分布、调整相关的云物理和陆面过程等物理参数化方案是进一步提高SAMIL-R42L26辐射通最模拟性能的关键.  相似文献   

2.
以较为精确的大气辐射传输模式为基础,研制出晴天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方案。与以往的经验计算方法不同,该方案将辐射传输带模式的思路引入地面太阳辐射计算,并尽可能将大气中吸收和散射物质对太阳辐射的影响考虑进去,从而使该方法具有较好的精确性和普适性。在此基础上采用了Kokhanovsky等人提出的大气气溶胶反射率和透过率参数化方案,使得气溶胶对地面总辐射和净辐射的影响得到较好的处理。采用的自变量都是数值预报模式或卫星观测能提供的气象要素,因此该方案即可用于数值预报模式或陆面过程模式计算地表辐射平衡,又可以利用卫星观测或再分析资料估算地面太阳能资源分布。利用美国能源部三个大气辐射观测站点2005年全年的观测资料及欧洲宇航局提供的卫星反演气溶胶资料对计算方案进行了检验。结果表明,该方法十分精确,所有点的平均相对误差都小于6%,误差的均方差都小于0.3 W•m-2。  相似文献   

3.
太阳紫外辐射在大气中衰减的探讨   总被引:7,自引:2,他引:5  
在对北京紫外辐射观测资料分析的基础上,提出了参与光化学反应的物质对太阳紫外辐射能量的吸收作用.计算表明北京地区1990年云天比晴天紫外辐射减少约为21W m-2,此值与CeSS等人的观测结果比较接近.这表明了大气中参与光化学反应的物质对光化辐射能量的吸收基本上等于云对太阳短波辐射的"异常吸收"之值.所以,在辐射传输模式、大气化学模式、气候模式中,应该考虑参与光化学反应的物质对光化辐射能量的吸收作用.  相似文献   

4.
浑善达克沙地沙尘气溶胶的辐射强迫   总被引:5,自引:7,他引:5  
利用2001年春季浑善达克沙地外场观测的辐射资料及大气辐射模式,对沙尘气溶胶的局地辐射强迫进行了分析和模拟估算。计算结果表明,浑善达克沙地大气透过率日变化显著,晴天可达0.80以上,沙尘天气最低在0.01以下;白天沙尘的辐射强迫对地表有冷却作用,夜间起保温作用。观测期间,平均大气透过率为0.6,白天沙尘对地面向下长波辐射的平均强迫增加量为16.76 W.m-2,对地面净辐射能收支的平均强迫减少量为62.76 W.m-2;夜间地表长波辐射净损失量因沙尘作用减少,平均为67.84 W.m-2。  相似文献   

5.
中国大气有效辐射的气候学研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据ERBE的OLR资料以及地表有效辐射气候计算资料,探讨了全国大气有效辐射与气温,大气含水量,总云量等因子的关系,以及纬度,拔海高度对它的影响,得出了大气有效辐射的气候计算式。分析了其在全国的分布,指出,1,7月和年平均大气有效辐射场大致为一不对称的鞍形场,其高值区分别位于东南沿海和西北内陆,青藏高原为主要低值区。  相似文献   

6.
根据ERBE和ISCCP资料以及实测和计算和地表净辐射资料进行了计算,并讨论了我国大气净辐射的气候特征;分析了其与各辐射分量及影响因子的关系。结果表明,大气净辐射与大气吸收波辐射有很高的线性关系,并可由此建立起统一的大气净辐射计算式。  相似文献   

7.
利用NOAA卫星HIRS探测器监测东亚地区辐射收支的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
地球-大气系统的辐射收支是描述地球和宇宙空间能量交换的重要参量,也只有从卫星平台才能直接观测大气顶的地球-大气系统的辐射收支。目前,长期的地-气系统射出长波辐射序列资料是从美国NOAA极轨业务气象卫星的甚高分辨率扫描辐射计测量中计算的,精度不能满足气候监测的要求。本文根据美国NOAA卫星高分辨率红外大气探测器(HighResolutionInfraredSounder,缩写为HIRS)测量资料,研究了从中推算地球大气系统辐射收支的方法,并对计算出的1991年1月份东亚地区的地-气系统的辐射收支各参量、白天和夜间射出长波辐射差别分别进行了对比分析。结果表明,此方法计算的辐射收支分量,能揭示云和地球-大气系统的辐射分布特征及其分布细节,是进行区域气候研究的有效资料。  相似文献   

8.
中国大气短波吸收辐射的气候研究   总被引:1,自引:2,他引:1  
根据ERBE和ISCCP资料,以及实测和计算的地表吸收辐射资料,计算并讨论了我国大气短波吸收辐射的时空分布特征;分析了其与各影响因子的关系。结果表明,大气短波吸收辐射随纬度和拔高度变化明显,其与天文辐射、水汽压的相关也很显著,总云量对它的影响仅在东部地区有所反映。  相似文献   

9.
陆面模拟中植被辐射传输参数化方案研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
在冠层二流辐射传输模式基础上新发展了一个描述太阳短波辐射在植被中传输的冠层四流辐射传输模式.冠层四流辐射传输模式是在大气辐射传输理论的基础上得到一组描述短波辐射在植被中传输过程的冠层辐射传输基本方程,引进大气中求解辐射传输方程的四流近似解法,并求得冠层四流辐射传输方程的解析解.方程中各项参量能够反映叶子或冠层特殊的几何和光学特征.冠层向上、向下辐射通量取决于冠层散射相函数、叶子在入射光方向投影面积、单个叶子反射率和透射率、叶面积指数以及直射光入射太阳高度角等.四流模式计算叶子水平倾角时对太阳短波辐射的反照率,与二流模式结果比较可以验证模式的理论推导和建模都是正确的:计算结果的比较,表明四流模式在水平叶角分布时计算的冠层反照率与二流模式结果一致,同时直射光从任何太阳高度角入射的冠层反照率结果也一致,从而证明发展的冠层四流辐射传输模式是成功的.模拟试验中将两种模型同时耦合到同一个陆面过程模式中进行比较试验,结果表明,冠层四流辐射传输模式能够得到更精确的植被反照率,从而使得陆面模式计算的地表吸收的净太阳辐射通量更接近于观测值.  相似文献   

10.
利用搭载在Terra卫星上的CERES和MODIS两颗传感器所提供的大气辐射通量和气溶胶数据,结合Fu-Liou辐射传输模式和SPRINTARS气溶胶模式,对中国海域气溶胶在大气顶的短波直接辐射强迫进行了研究.结果表明:(1)在中国海域,CERES的大气顶短波辐射通量与MODIS在550 nm处气溶胶光学厚度(AOT550)存在着非常好的线性相关关系,相关系数0.9左右,说明中国海域气溶胶对于大气顶的短波辐射通量作用是显著的;(2)利用这一线性相关关系,在中国海域,结合CERES和MODIS两颗传感器数据直接计算获取气溶胶瞬时短波直接辐射强迫(Fs).计算发现Fs具有明显的时间变化规律和空间分布特征:在时间上,Fs具有明显的季节变化,春季最大而夏季最小,秋、冬季介于两者之间.在空间上,Fs具有明显的区域分布特征,等值线沿着海岸线分布,随着离岸距离的增加而减小,这一特征说明陆源气溶胶是中国海域气溶胶的主要来源.同时,在数值上,AOT550与Fs在4个季节中都存在着相当好的负相关关系,说明气溶胶减少了进入大气顶的短波辐射,总体来说是"冷室作用";然后,利用Fu-Liou辐射传输模式计算获得修正因子,将卫星获得的Fs转化为日平均短波直接辐射强迫(Fd),得到中国海域的气溶胶日平均短波直接辐射强迫的分布;最后,利用SPRINTARS气溶胶模式的模拟结果,与上述卫星获得的日平均短波直接辐射强迫进行了比较,两者具有非常好的一致性.  相似文献   

11.
As a component of the Canadian Arctic Haze Study, held coincident with the second Arctic Gas and Aerosol Sampling Program (AGASP II), vertical profiles of aerosol size distribution (0.17 m), light scattering parameters and cloud particle concentrations were obtained with an instrumented aircraft and ground-based lidar system during April 1986 at Alert. Northwest Territories. Average aerosol number concentrations range from about 200 cm–3 over the Arctic ice cap to about 100 cm–3 at 6 km. The aerosol size spectrum is virtually free of giant or coarse aerosol particles, and does not vary significantly with altitude. Most of the aerosol volume is concentrated in the 0.17–0.50 m size range, and the aerosol number concentration is found to be a good surrogate for the SO4 = concentration of the Arctic haze aerosol. Comparison of the aircraft and lidar data show that, when iced crystal scattering is excluded, the aerosol light scattering coefficient and the lidar backscattering coefficient are proportional to the Arctic haze aerosol concentration. Ratios of scattering to backscattering, scattering to aerosol number concentration, and backscattering to aerosol number concentration are 15.3 steradians, 1.1×10–13 m2, and 4.8×10–15 m2 sr–1, respectively. Aerosol scattering coefficients calculated from the measured size distributions using Mie scattering agree well with measured values. The calculations indicate the aerosol absorption optical depth over 6 km to range between 0.011 and 0.018. The presence of small numbers of ice crystals (10–20 crystals 1–1 measured) increased light scattering by over a factor of ten.  相似文献   

12.
A humidification system was deployed to measure aerosol hygroscopicity at a rural site of the North China Plain during the haze red-alert period 17–22 December 2016. The aerosol scattering coefficients under dry [relative humidity (RH) < 30%] and wet (RH in the range of 40%–85%) conditions were simultaneously measured at wavelengths of 450, 550, and 700 nm. It is found that the aerosol scattering coefficient and backscattering coefficient increased by only 29% and 10%, respectively when RH went up from 40% to 80%, while the hemispheric backscatter fraction went down by 14%, implying that the aerosol hygroscopicity represented by the aerosol scattering enhancement factor f(RH) is relatively low and RH exerted little effects on the aerosol light scattering in this case. The scattering enhancement factors do not show significant differences at the three wavelengths, only with an approximate 2% variation, suggesting that the aerosol hygroscopicity is independent of the wavelength. Aerosol hygroscopicity is highly dependent on the aerosol chemical composition. When there is a large mass fraction of inorganics and a small mass fraction of organic matter, f(RH) reaches a high value. The fraction of NO3 was strongly correlated with the aerosol scattering coefficient at RH = 80%, which suggests that NO3 played an important role in aerosol hygroscopic growth during the heavy pollution period.  相似文献   

13.
测量了不同人土雾浓度下垂直偏振入射光的透射光强。利用实验数据,分析了垂直、平行方向上透射光强的变化趋势。得出平行偏振分量透射光强大致呈指数下降的趋势,垂直偏振分量透射光强先略微上升而后下降。由退偏振度随雾浓度的变化讨论了退偏产生的原因,指出雾浓度较低时,雾滴可近似视为球形。基于光的偏振特性,从理论上分析并计算得到光在雾中传输时透射、散射光强。实验结果对研究光在雾中传输及分析大气中雾对透射光偏振态的影响有一定的参考价值。  相似文献   

14.
能见度自动观测系统性能对比及分析   总被引:16,自引:1,他引:16       下载免费PDF全文
1998年6月至9月间在北京进行了一次透射表能见度仪与前向散射式能见度仪的对比试验。参加试验的能见度自动观测系统有:透射表两套、前向散射能见度仪一套和双光路前向散射能见度仪两套。五套参试仪器分别被安装在南苑机场南北向主跑道的东侧。试验收集数据的起止时间为1998年7月25日09h至8月25日08h,时间间隔为1min。从总体误差分布分析,VAISALA公司的前向散射FD-12表现最好;其次是跑道中段的PRESENTEY公司的PEP9012双光路前向散射仪;而传统上认为测量结果较好的MITRAS透射表在高能见度时表现均不佳。所有参试仪器在能见度低于2000m时表现都不错,能见度4000m以上时,散射仪的测量值明显偏高。因此可以认为能见度在4000m以下时,参试的五套仪器均能满足航空气象保障要求,4000m以上测量结果的离散性较大,不确定性均大,但对飞行安全影响也较小,可以作为参考使用。  相似文献   

15.
求解非球形大粒子光散射问题的一种简明数值计算方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
杨平  徐宝祥 《高原气象》1989,8(4):291-300
对于实际大气中传输的非偏振自然光的散射问题,所关心的散射参量通常为散射强度和线偏振度。本文通过对光子沿随机抽样人射路径的散射几率进行统计,建立了计算多粒径大粒子系统单次散射相函数及线偏振度的一种简明数值方法。对于粒子表面具有曲率的情况,该方法可以避免处理由表面曲率引入的“发散因子”。由于大气中液滴的形状一般近似为旋转扁椭球,本文也根据所建立的数值计算方法,计算和讨论了旋转扁椭球形液滴的散射相函数和线偏振度。  相似文献   

16.
近红外波段凝结核性质对雨滴散射特性的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
用M ie散射理论,在已知大气气溶胶粒子的折射率基础上,计算并讨论大气气溶胶以及在其上凝结形成的雨滴的散射相函数、散射效率因子等散射特性。结果表明,对流层中气溶胶粒子的散射能力依次为水滴,冰晶,海洋性粒子,沙尘性粒子,水溶性粒子,煤烟。对于在可溶性核上凝结形成的雨滴,海洋性核的散射能力强于水溶性核的散射能力。由不可溶性核凝结形成雨滴的散射能力依次为煤烟核、冰晶核和沙尘性核。纯水雨滴的散射能力介于沙尘性核和冰晶核之间,强于海洋性核。该结论可以为光学测雨仪器在不同地区条件下的参数设置提供依据。  相似文献   

17.
Hexagonal ice crystal is a basic form of the particles in cirrus. The emphasis in this paper is on discussing the computational results of scattering phase matrices for infrared absorptive band by making use of the model developed by the authors. Comparisons have been made between infrared and visible light as well as between hexagonal columns and plates and equivalent spheriods and spheres. It is found that the effects of light absorption on phase function may cause the decreases of scattering energy in side direction and the directions near backscattering, and weaken halo and rainbow peaks which are induced by the refractions and internal reflections. There is a general agreement in the phase functions for ice crystals with different shapes. However, the scattering intensity in side direction for spheres and in backward and backside directions for spheroids is weaker as compared with hexagons. It is believed that these features would, doubtless, have influences on the detection of cirrus by laser and radiation transfer in the atmosphere.  相似文献   

18.
Summary The influence of the micro- and macrophysics of water clouds on the scattering and radiative properties of clouds is investigated using versatile cloud drop size distributions (DSDs) and Mie theory for single scattering and the delta-Eddington approximation for multiple scattering. A new parameterization scheme for the shortwave radiative properties of water clouds is presented. As for single- scattering properties, a new parameterization for cloud optical thickness () is proposed. This is based upon the seperation of the dependence of on the total number of DSDs, the cloud thickness, and the liquid water content, combined with equivalent radius. The cloud bulk radiative properties, i.e., the flux reflectance, transmittance, and absorptance, are uniquely fitted by a dimensionless parameter (X) or the optical thickness. The parameterization is compared with other schemes. Finally, the features and potential use of the scheme are discussed.With 5 Figures  相似文献   

19.
The aerosol optical depth of the atmospheric boundary layer was determined both from direct solar irradiance measurements and from vertical extrapolation of ground-based nephelometry, during a period with cloudless skies and high aerosol mass loadings in the Netherlands. The vertical profile of the aerosol was obtained from lidar measurements. From humidity controlled nephelometry at the ground and humidity profiles from soundings, the scattering aerosol extinction as a function of height was assessed. Integration of the extinction over the aerosol layer gave the aerosol optical depth of the atmospheric boundary layer. This optical depth at the narrow band of the nephelometer was translated to a spectrally integrated value, assuming an Angstrom wavelength exponent of 1.5, a typical value for The Netherlands.It was found that scattering by the boundary layer aerosol contributed on average 80% to the total atmospheric aerosol optical depth. The uncertainty in this value is estimated to be of the order of 13%. Ammonium nitrate dominated the light scattering. This is an anthropogenic aerosol component.The radiative forcing caused by the light scattering of the anthropogenic aerosol was calculated assuming an upward scattered fraction of 0.3. An average value of − 12 W m −2 was found (with an estimated uncertainty of 20%). This corresponds to an absolute increase in the planetary albedo of 0.03, which is equivalent to a 15% increase in the local planetary albedo of 0.2.  相似文献   

20.
本文根据参数化的多次散射雷达方程,分析了激光多次散射对激光回波信号和一次散射雷达方程反演结果的效应,提出了迭代前向积分法和迭代后向积分法以求解参数化的多次散射雷达方程,并根据多次散射信号对云和气溶胶的前向散射相函数的高度敏感性提出了一个从双接收视场的多次散射激光回波信号,同时确定云和气溶胶消光系数分布和前向散射相函数的方法.此外,本文还根据数值试验分析了这些反演方法在地基激光雷达和空间站激光雷达两种情形下的适用性.  相似文献   

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