云的辐射特性

1.引言云对地球的辐射收支起着支配的作用.即云可以使入射到地球的太阳辐射反射到宇宙空间,减少地球接收的太阳辐射量(反射率效应),还可以通过吸收和射出地球(红外)辐射,使地表及云层下的大气保温(温室效应).云的辐射效应由这两种效应的平衡来决定.     

中国西北地区大气气溶胶散射光学厚度分析

提出一种利用地方气象台站测得的地表宽谱 ( 0 .3～ 4 μm)逐日太阳辐射日总量资料 (包括太阳总辐射和漫射太阳辐射 )来估算晴空无云天气条件下背景大气中大气气溶胶散射光学厚度的方法 ,这主要是基于地表的太阳总辐射和漫射太阳辐射对大气气溶胶散射光学特性的敏感性。该方法建立在观测数据和模式计算结果相互比较的基础上 ,而不需要知道某地相关的云、臭氧或水汽的探空资料。利用此方法 ,我们使用来自我国西北干旱地区 6个地方气象台站 (兰州、敦煌、民勤、格尔木、乌鲁木齐、喀什 ) 1986— 1992年的逐日太阳总辐射和漫射太阳辐射日总量资料 ,得到了大气气溶胶散射光学厚度在年际和月际间的时空变化特征     

云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响

云通过辐射过程对地气系统的能量平衡起着特别显著的调节作用 ,是影响天气、气候以及全球变化的重要因子。近年来 ,有云大气对太阳短波辐射的“异常吸收”又成为云—辐射研究中的一个争论热点。有云大气的短波吸收受到多种因素的影响 ,关于这方面的研究还不够充分。本文通过计算 ,从理论上探讨了若干因素的组合对大气吸收的综合影响。在计算中 ,同时考虑了不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高度以及不同下垫面的影响 ,并考虑了包含大气分子、气溶胶和云滴的吸收与散射 ,以及在近红外波段大气自身的热辐射等过程 ,阐明了云与气溶胶在不同波段对大气吸收太阳辐射的影响。     

长波区间太阳辐射对气候模拟的影响

长波区间的太阳辐射在气候模式中往往被忽略。利用国家气候中心BCC_AGCM2.0.1大气环流模式,采用矩阵算子辐射传输算法,研究了长波区间太阳辐射对气候模式辐射通量和温度模拟结果的影响。结果表明,以ISCCP和CERES辐射资料为标准,考虑长波区间太阳辐射后,长波区间晴空大气地表向下辐射通量平均误差减小2.05 W/m2,均方根误差减少1.29 W/m2;长波区间晴空大气模式顶向上辐射通量平均误差减小0.70 W/m2,均方根误差减小0.21 W/m2;长波区间有云大气地表向下辐射通量平均误差减小1.38 W/m2,均方根误差减小1.03 W/m2;长波区间有云大气模式顶向上辐射通量平均误差减小0.99 W/m2,均方根误差减小0.30 W/m2。以ECMWF再分析资料为标准,考虑长波区间太阳辐射后,赤道地区上对流层—下平流层区域温度的冷偏差得到改善,对流层顶温度平均误差减小0.27 K,均方根误差减小0.25 K。     

有云大气中太阳辐射通量的参数化计算

这里提出了一个建立在二流近似基础上的宽带太阳辐射传输计算模式。整个从0.2—3.58μm的太阳光谱区分成三个宽光谱间隔,各波段上的宽带等效光学厚度和单次散射反照率由已知的大气参数直接算出。在各波段上,二种以上大气成分重迭的辐射作用也得到适当的考虑。在考虑云的辐射作用时,云的单次散射反照率和后向散射参数是预先给定的,而云的光学厚度则根据云中液态水含量来算出。     

利用探空资料计算云层对辐射的影响

本文对两次江淮流域的梅雨天气过程作了辐射特征分析。着重考虑了云层对太阳辐射和大气长波辐射的影响。计算时假设云层随高度的分布由大气的湿度决定,方案考虑了大气中云层随高度的分布,所得结果能反映实际大气中各种云的辐射特征。     

El Chichón火山的太阳辐射效应

利用1964—1983年冬季无云条件下的太阳辐射资料分析发现,1982年3月底至4月初,墨西哥El Chichon(厄·奇冲)火山爆发后,对到达地球表面的太阳直接辐射、散射辐射以及总辐射产生了显著和持续的影响。这种影响特征与近百年来的几次巨大火山爆发所引起的辐射效应是一致的,这主要是因为火山气溶胶对太阳辐射的强大反向散射和吸收作用,改变了大气透明度所造成的。     

兰州冬季气溶胶的短波加热效应及其对混合层发展的影响

综合考虑无云天气条件下，气溶胶和大气中各种吸收气体对太阳辐射的影响，建立了一个气溶胶大气的短波加热率模式，研究了兰州冬季气溶胶的短波加热效应。计算结果表明:气溶胶吸收太阳辐射而加热大气的作用是显著的。在上述工作的基础上，建立了一个完全闭合的混合层发展模式，利用数值方法探讨了气溶胶的辐射效应对混合层发展的影响。计算发现大气中气溶胶的增加会抑制混合层的发展，使混合层内的平均位温减小。     

El Chichón火山的太阳辐射效应

利用1964—1983年冬季无云条件下的太阳辐射资料分析发现,1982年3月底至4月初,墨西哥El Chichón(厄·奇冲)火山爆发后,对到达地球表面的太阳直接辐射、散射辐射以及总辐射产生了显著和持续的影响。这种影响特征与近百年来的几次巨大火山爆发所引起的辐射效应是一致的,这主要是因为火山气溶胶对太阳辐射的强大反向散射和吸收作用,改变了大气透明度所造成的。     

《云辐射与气候》

<正>云可以将大气动力、辐射、水分循环和下垫面等多个物理过程相互耦合、通过多种方式影响气候系统,是当前气候模拟和气候变化研究中最大的不确定因子之一。该书首先结合地面与多种卫星观测资料,分别给出全球和东亚地区云与太阳辐射的变化特征及归因,研究了地面太阳辐射的变化对地面气温的影响程度。其次,基于卫星观测资料研究了气候模式中描述云辐射过程的关键物理参数(抗相关厚度)的     

美国的“大气辐射测量计划”

据美《研究与发展》报道,一项主要用于气候模拟和天气预报、历时10年、耗资4.6亿美元的大气辐射浏堂(ARM)计划,现已在美国南部大草原开始收集数据。该一计划主要在于探测和研究云与生物圈,太阳辐射穿过大气的运动,大地向太空的返回辐射。     

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。     

有云大气中太阳辐射传输的数值试验研究

本文应用Hense等的二流近似辐射模式,分析了云对地气系统太阳辐射能收支与大气加热率的影响,讨论了不同光学厚度的云的反射率与吸收率,并把模式应用于高原模式大气,分析了高原地区云对太阳辐射收支的影响。计算中包括云滴与气溶胶的吸收作用。气溶胶衰减系数的垂直分布取了两种类型,分别对应于能见度为23km与8km。结果表明,光学厚度为10—100的云层的加热率可达7—8℃/天,云滴和气溶胶的吸收作用是增加云层加热率的一个重要机制。云层的复盖对近地层加热率的影响极大。不同光学厚度的云的反射率的变化范围为0.24—0.90,与一些作者给出的观测结果比较符合。云的吸收率变化范围为0.07—0.25,飞机观测表明云的吸收率可达0.30—0.40。云有如此大的吸收率的原因尚需进一步深入研究。云天地面总辐射与晴天(可能)地面总辐射的比值(Q_c/Q_o)主要决定于云的光学厚度(对应于云的光学厚度从1增加到100,比值Q_c/Q_o则从80％降到10％),其次是太阳天顶角。比值Q_c/Q_o受气溶胶、海拔高度、云的高度的影响很小,可作为表示云对地面总辐射影响的一个参数。     

块状云的辐射性质及其对大气辐射收支的影响

本文利用三维辐射传输方程讨论了块状云阵的辐射性质，考虑了云块之间对太阳辐射的遮挡作用， 相互的辐射交换，及地面和大气辐射的影响。计算了云阵的反射率α，长波辐射通量F，有效云量Ne及云灵敏度因子δ随云量的变化，并与平面平行云模式作了比较。结果表明:平面平行云模式在云量小时给出的Δα/ΔN偏大，ΔF/ΔN偏小，因而δ偏大；在云量大时给出的Δα/ΔN偏小，ΔF/ΔN偏大，δ偏小。高原地区短波Δα/ΔN比平原地区大。双层云出现时Δα/ΔN及δ均变小。     

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。     

珠穆朗玛峰北坡特殊地形下太阳辐射特征的初步研究

2006年5月27日～6月30日,对珠穆朗玛峰北坡的太阳辐射和气象参数进行了综合测量,主要包括总辐射、反射辐射、大气辐射、地面长波辐射、净辐射、温湿度和风速等。珠峰北坡的各个辐射量和气象参数都表现出明显的、非对称的日变化规律。珠峰北坡的太阳辐射远高于我国的平原地区,总辐射大于太阳常数的现象经常被观测到。研究发现,各个辐射量在9时都表现了一日最大的增长率,并因此导致了此时段及以后时段气温的增加和风速的快速增长,因而珠峰北坡特殊的地形对于地面接收到的辐射特征以及通过辐射过程对气温、大气运动等都产生了非常显著的作用。研究特殊地形条件下的辐射特征、辐射-地表-大气之间的相互作用以及地表和大气对于辐射作用的响应是非常重要的,它将有助于对局地物质与能量交换过程深入、全面的了解。     

以前1万年至未来3千年天文辐射时空分布的长期演变

大气上界太阳辐射又称为日射、完全透明大气的太阳辐射、入射太阳辐射、没有大气时的太阳辐射或天文辐射等等。本文均采用“天文辐射”一词。它较好地揭示了大气上界太阳辐射日变化、年变化与随纬度分布的原因实质(即地球自转角速度、赤纬、日地距离等天文参数的变化及地理纬度的分布)。而且,天文辐射在地质时代的长期演变也主要取决于地球轨道参数(黄赤交角、偏心率及岁差)的周期性变化。这主要是由于太阳系中的其他8个行星以及月亮等施加的引力所造成的。根据以上的分析可以认为,采用天文辐射一词是较为确切的。它从天体力学角度揭示了大气上界太阳辐射时(日变化、年变化、长年变化)空(地理纬度)变化的原因实质,相对于其他学术词汇而言,含有实质性的信息量。     

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.     

“关于云和有云大气对太阳辐射的异常吸收”一文的几点更正与补充

“关于云和有云大气对太阳辐射的异常吸收”一文的几点更正与补充陈洪滨（中国科学院大气物理研究所中层大气与地球环境探测开放实验室,北京１０００２９）在“关于云和有云大气对太阳辐射的异常吸收”一文中［１］,有几个不恰当和错漏之处,特作如下更正和补充说明。（...     

中国近30年太阳辐射状况研究

该文统计了中国地区1961～1990年近30年地面总辐射、直接辐射和散射辐射的变化。结果表明,中国大部地区近年来太阳总辐射和直接辐射呈减少趋势。在排除了大部分云的影响后,对太阳辐射的统计也给出了类似结果。对云量和地面能见度近30年变化规律的统计分析发现,中国大部分地区的能见度呈下降趋势,但云量的变化并不明显。初步认为,近年来大气混浊度和大气中悬浮粒子浓度的增加是引起中国某些地区直接辐射量下降的可能原因之一。