基于CERES卫星资料的青藏高原有效辐射变化规律

有效辐射作为地表辐射平衡的重要组成部分,其对大气的加热对辐射平衡,能量平衡以及周边大气环流起着重要的作用。基于2000-2014年的Aqua/CERES卫星产品地表长波辐射及其他相关参数,研究了青藏高原(下称高原)地区全天气和晴天两个不同条件下地表有效辐射的时空分布及其成因。结果表明:在高原地区有效辐射呈现出西部地区较大,东南部较小的空间分布。由于高原有效辐射的变化存在区域性的不同,应用经验正交分解方法将高原分为高原西部边缘(Ⅰ区)、中西部腹地(Ⅱ区)、东北(Ⅲ区)和东南(Ⅳ区)4个气候区。有效辐射与地表向上长波辐射的增加(减弱)趋势基本一致,而大气逆辐射的改变对有效辐射的影响在不同气候分区的不同季节呈现出不同的变化趋势,且云通过增加大气逆辐射进而减小有效辐射。在高原中西部腹地(Ⅱ区)以冷平流为主,相对湿度偏低,而在其他三个地区则以暖平流为主,相对湿度偏高。温度平流和大气水汽等因子均通过影响大气逆辐射进而影响有效辐射。研究结果可为认识高原整体非绝热加热特征及影响机理提供参考。     

四川省长波辐射状况初探

利用成都站的最新辐射观测资料及有关气象资料，拟合出了四川省有效辐射的气候计算经验公式，计算了全省的地面射出辐射、有效辐射、大气逆辐射和辐射平衡，并对其分布特征、变化规律及其与我省气候的关系进行了讨论。     

青藏高原地区有效辐射的计算及其分布特征

本文利用1982年8月—1983年7月在青藏高原地区观测得到的有效辐射资料,讨论了高原地区有效辐射的气候计算方法,並根据拟合得到的气候计算公式,绘制了高原地区有效辐射的年、月分布图。结果表明,全年有效辐射的分布形势是:高原西部为有效辐射的高值区,由西向东逐渐减少,四川盆地为低位区。随着季节的变化,高低值中心略有偏移。     

地面长波辐射量的计算及云对其影响的初步分析

本文讨论了有效辐射量的各种计算方法,比较了它们的精度,并使用海口、南宁、赣州、汉口、上海、北京、太原七个日射站1959—1964年的逐日日射资料和辐射平衡资料,计算了晴天大气逆辐射和有效辐射,並建立了我们的计算式。同时,选取高、中、低云云量分别为10时的资料,计算了云对大气逆辐射及有效辐射的影响,进而分析了我国东部地区全年各月的长波辐射特征。     

中国地表净辐射的气候学研究

本文根据作者提出的净辐射各分量的气候学计算方法,计算出全国223站的净辐射及其各分量的通量密度,并分析其在全国的分布特征。指出青藏高原南部雅鲁藏布江流域、内蒙高原东部为稳定的高中心,川黔山地为低中心。随着季节转移,地表净辐射分布形势有所变动。各地净辐射年变化曲线形式,特别是最大值出现月份与雨季出现早晚有很大关系。辐射平衡各分量的相对计算误差分别为:总辐射2.7%;地表反射率4.0%;有效辐射9.4%;净辐射8.9%。     

TOGA－COARE强化期（IOP）西太平洋海域的辐射特征

该文利用ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥ强化观测期（ＩＯＰ）所获得的辐射观测资料（１９９２年１１月１０日—１９９３年２月１８日），对考察点（２°１５′Ｓ，１５８°００′Ｅ）的辐射分量进行了分析，其中包括总辐射、直接辐射、散射辐射、海表长波辐射、大气逆辐射、海表反射辐射及其反照率、净辐射及有效辐射。结果表明：和其它地区（如高原）比较，观测点的总辐射、直接辐射均很强；反射率小，晴天平均为０．０４—０．０５，阴天为０．０６—０．０８；海表长波辐射大而日变化小，大气逆辐射强而日变化大；有效辐射小而净辐射大。     

中国地球系统模式对全球地表入射短波辐射和大气逆辐射的模拟效果评估

以云和地球辐射能量系统(CERES)数据集为准,量化了中国地球系统模式对地表入射短波辐射和大气逆辐射时空变化的模拟性能,明确了多模式间模拟结果存在不确定性的区域。结果表明：中国模式均能模拟出北半球地表入射短波辐射和大气逆辐射“夏高冬低”的季节变化特征。陆地上,中国模式对两个辐射分量月均值的模拟结果与CERES相当,在海洋上低于CERES结果。中国模式能模拟出地表入射短波辐射下降、大气逆辐射上升的年际变化趋势。对于2001—2014年均值,中国模式模拟的地表入射短波辐射在海洋和陆地上较CERES分别偏低3.3和3.0 W·m^-2,模拟的大气逆辐射在海洋上与CERES结果相当,在陆地上较CERES低1.3 W·m^-2。除南北纬30°附近之外,中国模式在其他纬度均低估地表入射短波辐射,以热带和北极最为明显。模式对大气逆辐射的模拟偏差呈纬向波动特征,模拟误差大值出现在高大山脉处。中国模式模拟地表入射短波辐射不确定性极大的区域分布在热带雨林和南极洲沿海,模拟大气逆辐射不确定性极大的区域分布在格林兰岛、青藏高原、安第斯山脉和南极洲沿海。     

CMIP6与CMIP5对历史大气层顶和地表辐射收支模拟的时空对比

基于云和地球辐射能量系统观测数据集（CERES),对比分析了耦合模式比较计划第五（CMIP5）和第六阶段（CMIP6）模拟的历史大气层顶和地表辐射收支的年际变化和空间分布,明确了多模式间不确定性大的关键区域。结果表明：在年际尺度上,除地表向上长波辐射外,CMIP6的辐射分量的集合均值较CMIP5更接近于CERES观测值,全球地表向下短波辐射的高估和大气逆辐射的低估在CMIP6中分别降低了1.9 W/m²和3.3 W/m²。除大气逆辐射外,CMIP6的辐射分量在多模式间的一致性较CMIP5提高。在北极,CMIP6对大气层顶反射短波、大气层顶出射长波和地表向下短波辐射的模拟偏差较CMIP5大。在南北纬60°,CMIP6对大气逆辐射的模拟偏差较CMIP5大。其他区域CMIP6的辐射分量更接近CERES观测值。CMIP6模拟的地表向下短波辐射和大气逆辐射的不确定性较大区域面积较CMIP5减小,但不确定性极大区域面积无变化。地表净辐射的不确定性空间分布在两代CMIP间变化甚小。青藏高原、赤道太平洋、热带雨林、阿拉伯半岛和南极洲沿海依然是地球系统模式模拟辐射收支不确定性极大的关键区域。     

青藏高原地表净辐射的气候学研究

根据作者提出的地表净辐射各分量的气候学计算方法，计算出青藏高原及其周边地区１７３站的净辐射和其各分量的年，月平均通量密度，并分析其地理分布特征。指出高原主体为总辐射，有效辐射的高值区，地表净辐射场在冬，夏季有较大差异。冬季为一弱正值区，相对低中心呈块状散布在祁连山区等几个地区；夏季因夜雨及地表湿润的缘故，高原大部地区的地表净辐射反有加强。各地净辐射年变化基本形式与总辐射相似。有效辐射年变化一般呈双     

我国有效辐射的气候计算及其分布特征(下)——地面有效辐射的经验计算及其时空分布

本文在上文基础上,进一步探讨了地面有效辐射的经验计算方法。根据Берлянд,М.Е.和Берлянд,Т.Г.理论公式推导出简化的经验公式。该式结构合理,使用方便。计算全国101个站的有效辐射与[1]的计算结果基本一致。文中还给出了全年各季代表月份地面有效辐射的全国分布图,并对地面有效辐射的年变化进行了分型和区划。我国有效辐射分布的一般规律是高原大于平原;干燥区大于湿润区;北方地区夏季大于冬季;青藏高原东南部地区冬季大于夏季;江淮流域的广大地区全年变化很小。     

一个计算大气逆辐射的新经验公式

以往计算大气逆辐射的经验公式均未考虑大气温、湿层结的影响,不完全符合实际情况。气层的温、湿层结是多种多样的,但是不管什么样的温、湿层结,它都有一个确定的铅直平均温度和铅直平均露点。本文用这两个平均值建立起一个新的计算大气逆辐射的经验公式。     

青藏高原有效辐射任意时段总量的气候计算方法探讨

本文在分析常见经验公式优缺点的基础上,讨论了有效辐射的计算方法问题。根据简单的物理考虑,从几种计算方案的比较中提出了计算青藏高原有效辐射任意时段总量的经验公式。该法具有意义明确、计算简便、精确度较高等优点,最适于高原面上推广。根据此式已计算并绘制出有效辐射日总量以及三日、候、旬、月总量的样图。     

青藏高原地面总辐射的地理分布及其季节变化特征

本文利用日照百分率和卫星云图云量与地面总辐射的关系,分别建立了经验计算公式,並绘制了1982年8月—1983年7月青藏高原地面总辐射旬、月总量分布图。受海拔高度的影响,在青藏高原上形成一自成体系的总辐射高值区,它在一年内可以分成雨季型(7—9月)和干季型(10—6月)两种基本分布型式。它们之间的转换与高原自然天气季节的转换完全一致。青藏高原地面总辐射场季节变化的关键是高值中心位置和范围的变化,它的变化不仅改变整个高原上地面总辐射的地理分布特征,而且还与高原地面热低压的位置、范围变化密切相关。     

大气能量学揭示的高原低涡个例结构及降水特征

从能量角度分析了发生于2010年7月21~25日的一次高原低涡天气过程及降水特征。定量讨论了高原低涡发展不同阶段显热能、潜热能和对流有效位能(CAPE)的时空分布特征以及各能量分量变化的原因。发现:(1)显热能在高原低涡生成初期是总能量变化的主导因素,潜热能则在高原低涡东移下坡之后对总能量的变化起主要作用;(2)潜热能的空间分布证实高原低涡在成熟阶段出现与台风类似的螺旋结构;(3)标准化对流有效位能(NCAPE)在高原低涡发展最强盛时呈现明显的空心结构;(4)高原低涡的降水主要分布在低涡中心的东南侧或南侧,这与高原低涡的环流以及能量分布特征有密切关系。     

青藏高原东坡地形短波辐射效应的模拟研究

本文选择2012年8月16~17日降水个例,利用WRFV3.5天气模式模拟研究青藏高原东坡的地形坡度、坡向及覆盖短波辐射效应(Effect of Slope,Aspect and Shading,ESAS)。结果显示,ESAS产生的短波辐射强迫(强迫)空间分布与坡度大小一致,表现为坡度大时强迫大,坡度小时强迫小;朝西坡向为负强迫,坡向朝东为正强迫,正负强迫分别超过20和32W m-2。地形覆盖使得坡度和坡向在青藏高原东坡(高原东坡)上产生的地面短波辐射通量变化(辐射通量变化)整体向东南移入盆地,位移后的辐射通量增减仍然和高原东坡的坡度、坡向分布一致。地表热通量、地表温度在白天的变化和辐射通量变化分布一致,均在四川盆地内有一条高值带,且形状类似高原东坡和盆地的衔接线;EASA对地面各热通量的影响可以延续到夜间,使得夜间地表热通量变化和高值区位置与白天相似,但变化幅度减小。水汽混合比和风场的变化均具有与潜热变化相似的空间形态,在夜间尤其明显。潜热的增加(减小)可能引起风速增减加(减小),并最终导致降水的改变。      

青藏高原近60年来气候变化及其环境影响研究进展

作为全球能量水分循环的关键区域,青藏高原(下称高原)气候变化对高原及周边地区气候与环境变化具有重要影响.本文从高原表面增暖、辐射变化、降水的多尺度变率、表面风速及环境变化方面回顾了高原近60年来气候变化及其环境效应与物理机制的研究进展,并基于再分析和台站观测资料讨论了近10余年来高原表面温度和风速变化的特征及原因.最后...     

中国墙面太阳总辐射的计算及全国分布

本文在讨论墙面太阳总辐射计算方法的基础上，讨论了我国墙面总辐射的年变化及其随不同朝向的变化规律，并分析了墙面总辐射的全国分布。     

青藏高原有效辐射日总量的气候学计算

本文以青藏高原气象科学实验(1979)的资料为基础,试图研究高原有效辐射日总量的直接计算方法。作者分析了高原等6个测站各长波辐射日总量的相互关系及其垂直分布特征,以及有效辐射日总量与云量的关系,提出了高原有效辐射日总量的通用计算公式。该式计算的相对误差情况是:晴天—6.5%,少云—8.1%,昙天—8.8%,多云—11.5%,阴天—19.0%;平均为10.8%。     

中国大气短波吸收辐射的气候研究

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。     

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。