地面辐射气候学研究进展——从卫星反演地面辐射能收支的若干问题

地面辐射气候学研究的开展对了解当今地球气候是一重要步骤。为了能获取全球范围具有一定空间，时间分辨率的资料，卫星观测的应用是必不可少的。本文对地气系统辐射能收支的卫星观测研究取得的成果作简要回顾后，重点介绍了地面短波，长波辐射通地面净辐射的地面短波、长波辐射通量及地面净辐射的卫星反演取得的进展，存在问题及今后的发展趋势。     

地面辐射气候学研究进展───从卫星反演地面辐射能收支的若干问题

地面辐射气候学研究的开展对了解当今地球气候是一重要步骤。为了能获取全球范围具有一定空间、时间分辨率的资料，卫星观测的应用是必不可少的。本文对地气系统辐射能收支的卫星观测研究取得的成果作简要回顾后，重点介绍了地面短波、长波辐射通量及地面净辐射的卫星反演取得的进展、存在问题及今后的发展趋势。     

基于DEM的单窗算法及山区地表长波净辐射的计算

地表温度和长波净辐射是地表能量平衡中两个重要的能量项。首先对单窗算法应用于山区的可行性进行了分析,然后依据DEM和大气温度、湿度轮廓线对地表气温和湿度进行空间上的插值。在计算出每个像元上的气温值和湿度值基础上求算出单窗算法所需要的两个主要的大气参数分布图——大气平均作用温度分布图和大气透过率分布图,从而将单窗算法推广应用于地形起伏悬殊的山区,以计算各个高程上的地表温度。通过建立基于DEM的山地热辐射传输模型,计算每个像元来自于周围地形的热辐射分量,引用大气向下长波辐射公式计算其分量,并依据长波辐射平衡方程计算山区各个像元的长波净辐射。     

夏季草原与戈壁地表能量分析

利用野外试验资料,比较分析了夏季祁连山区草原和河西走廊张掖戈壁地表能量特征,并探讨了环境因素与地表能量特征的关系。结果表明,在夏季典型晴天,山区草原的净辐射、潜热通量大于戈壁,而感热、土壤热通量小于戈壁;山区草原净辐射、潜热通量的日变化大于戈壁;而感热、土壤热通量的日变化小于戈壁。在山区草原,晴天潜热通量是土壤热通量的三倍多,感热通量与土壤热通量差异很小,净辐射主要用于蒸发、蒸腾;在戈壁,晴天土壤热通量和感热通量是潜热通量的近两倍,净辐射主要用于加热地表,并通过地表加热下层土壤和地面大气。两地均存在能量不平衡现象,草原感热、潜热、土壤热通量之和小于净辐射,戈壁感热、潜热、土壤热通量之和大于净辐射,戈壁能量不平衡大于草原。导致山区草原和戈壁地表净辐射特征差异的主要因素是太阳辐射,导致山区草原和戈壁地表能量分量特征差异的主要因素是陆面植被和水分,根本因素是陆面水分。      

青海湖流域瓦颜山湿地辐射平衡和地表反照率变化特征

利用2014年5月至2015年11月青海湖流域瓦颜山湿地观测的辐射资料,综合分析了辐射相关因子的变化特征。结果表明：瓦颜山湿地总辐射和净辐射的最大值都出现在7月,最小值都出现在12月;大气长波辐射最大值出现在8月,最小值出现在12月;地面长波辐射最大值出现在7月,最小值出现在2月。阴天对总辐射和地面反射辐射削弱作用比较明显,对大气长波辐射增强作用明显,对地面长波辐射和净辐射的影响季节差异性很大。瓦颜山湿地地表反照率的年均值为0.26。在无积雪覆盖条件下,地表反照率在冻结期明显大于消融期,最大值出现在12月。夏季地表反照率均值为0.185,略小于下垫面同为草甸的青藏高原唐古拉站。在暖季,土壤水分也是影响高寒湿地地表反照率变化的重要因子,随着表层土壤含水量的增加,地表反照率随之减小。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川近雪面气象要素观测分析

利用中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所于2009年1月20日至12月31日在天山乌鲁木齐河源1号冰川冰雪表面实施大气科学观测实验观测取得的资料和同期大西沟气象站资料, 分析了1号冰川四季大气温度、风速、风向以及总辐射的变化特征, 对比、探讨了冰川尺度上冰雪表面与周边山地的辐射和地-气热量传输特性, 在此基础上揭示了二者气温、风速、大气湿度变化的差异及其成因. 研究表明: 1)由于冰川冰雪对太阳辐射的反射率高, 冰雪表面得到的净辐射和热量少, 使得冰川四季大气温度比大西沟站平均偏低2.9 ℃; 2)冰川与周边山地下垫面的不同, 引起太阳净辐射-温度场-气压场-风场的连锁变化, 造成冰川轴向风以下行偏南气流为主导, 法向风盛行偏东气流; 冰川夜间风速大于大西沟, 白天却小于大西沟风速; 3)冰川和大西沟大气含水量较高, 相对湿度在40%～80%之间变化, 因大西沟地表蒸发大, 其相对湿度略高于冰川.     

天文古气候理论及其进展—从米兰柯维奇到贝尔杰

扼要介绍了天文古气候学的创立和发展简史。太阳是地球大气运动的第一驱动力，地球气候的长期演变在很大程度上受到入射太阳辐射变化的影响。入射太阳辐的变化主要和三个地球轨道参数有关，即地球绕太阳运行的椭圆轨道偏心率，地球自转轴倾角及岁差。太阳辐射的长期振荡主要集中在与这三个参数有关的频率上，这些频率通常被称为米兰柯维奇频率，数值模拟和地学记录都证实地质时间尺度的古气候的演化大多位于米兰柯维奇频率带上。     

大气科学学科15年回顾与展望

1　 1 5年来学科申请和资助项目情况简介1986— 2 0 0 0年 ,大气科学学科共受理面上基金申请项目 1731项 ,资助项数 485项 ,资助总金额 46 43 13万元 ;资助专项及委、学部主任基金项目 2 9项 ,金额 781万元 ;资助重大项目 7项 ,金额为 2 42 2万元 ;资助重点项目 14项 ,金额为 12 14万元。大气科学学科”七五”、“八五”、“九五”各类项目的资助情况如表 1所示。15年来 ,大气科学基金投入的领域 ,主要是气候学、大气动力学和大气物理学 ,其次是大气遥感和探测、大气边界层物理及天气学。气候学分支领域的资助金额比例“七五”期间为 19 5 5…     

基于FLAASH模块的遥感数据大气校正应用研究

星载传感器成像获取地表信息过程中，由于受到大气散射、辐射等影响而引起辐射失真。大气校正是消除各种辐射畸变，获取地表真实信息、实现地表参数定量遥感研究的前提。研究基于ENVI软件的FLAASH模块ASTER数据大气校正的实现。根据研究区的情况，选用中纬度夏天大气模型，校正一景ASTER数据。对比处理前后的图像，可知校正后的图像视觉效果提高，有利于遥感地质解译应用研究，校正后获取的反射率图像是遥感矿化蚀变信息提取和识别的前提。     

青藏高原气象学的研究进展和问题

分高原天气学、高原气候学、高原及邻近地区的大气环流、以及高原数值预报和模拟四方面简要回顾了新中国成立以来我国（也兼及国外）青藏高原气象学的主要进展，也提出今后研究中应注意的有关问题。     

大气辐射传输学

大气辐射传输学是研究辐射能在地球大气中的传输和转换过程的学科,是气象学和大气物理学中一个较为古老近年来又获得新的发展的分支。大气辐射传输学的理论基础建立在分子光谱学和电磁波传播理论之上,其近代应用则主要是大气遥感和气候研究。 从气象学和大气科学发展的初始阶段起,大气辐射及其传输的研究就占有重要地位,因为辐射过程是影响气候和大气环流的一个基本因子。本世纪20年代就曾有人简单计算过地气系     

喜马拉雅北部地区春季大气特征及日变化分析

利用珠峰北部地区的观测资料和AIRS卫星遥感资料,分析了喜马拉雅北部地区的大气日变化及其垂直结构.结果发现喜马拉雅北部地区气温日变化具有明显的单峰单谷型特征,一天气温最高值出现在18:00左右,最低值出现在早上7:00～9:00.风速的日变化呈现单峰型特征.气压的平均日变化呈双峰双谷型分布特征,气压极大值出现在2:00和12:00,气压极小值出现在6:00和19:00时,其中19:00出现气压最小值.感热通量、潜热通量的平均日变化和气温日变化具有一致性,春季感热通量大于潜热通量.净辐射通量的日变化特征是单峰型特征,每日最大值出现的时间比感热通量及潜热通量的最大值出现的时间早2个小时.引起高原地区日变化剧烈有2个主要原因:一是高原地区大气柱的质量较小,对太阳辐射的削弱较小,且相同的辐射加热和冷却可使较少大气产生较大温度变化;二是高原地区是大气云光学厚度较小的区域,由此可使地面在日间接受较强烈的太阳短波辐射而增温较大,在夜间又接受较小的大气长波逆辐射而降温较大.     

当代大气辐射问题

根据1988年国际辐射会议的情况，介绍了在基本大气辐射过程、云的辐射作用及其对气候的影响、气溶胶的作用及其对气候的影响、大气辐射的参数化计算模式与遥感技术等方面的研究动态。     

论大气二氧化碳温室效应的饱和度

利用最新版本的大气分子吸收光谱资料HITRAN2000，用精确的逐线积分算法，计算了大气CO₂浓度变化后产生的辐射强迫。在此基础上，研究了CO₂温室效应的饱和度以及影响CO₂辐射强迫的各种因子。主要结论如下：地面温度愈高，一般辐射强迫也愈大，但辐射强迫并不完全取决于地面温度，它还受大气温度廓线的强烈影响；研究的 6种模式大气中，吸收带重叠对热带大气的CO₂辐射强迫影响最大，对亚极冬季大气的影响最小；与长波辐射强迫相比，短波辐射强迫的贡献很小；CO₂的温室效应在15μm带中心等波段确实已经达到饱和，但在其它（15μm带两翼，10μm，5.2μm带等）波段远未达到饱和，在最近的将来也不会达到饱和。     

唐古拉山冬克玛底冰川平衡线高度附近的能量平衡

本文以连续的、至少一年的观测资料，分析青藏高原唐古拉山冬玛底冰川平衡线高度处的辐射平衡及能量平衡特征。冰川表面独特的下垫面性质，使其净辐射值全年有５个月左右为负；潜热交换量基本与净辐射成反向的季节变化；感热交换全年均为正值而成为该冰川表面主要源之一；传导热交换量对能量平衡的贡献很小。该冰川表面的能量交换水平季节变化明显，冰川表面气温季节变化与净辐射关系密切，冰川表面气温对总辐射能量变化的敏感性系数     

2009/2010年黄河源区高寒草甸下垫面能量平衡特征分析

以青藏高原黄河源玛多为实验区, 基于TRM-ZS1气象生态环境监测仪2009年11月1日至2010年10月31日辐射及能量通量观测数据, 采用波文比能量平衡法, 进行了该区域潜热和感热通量的估算, 分析了黄河源区高寒草甸下垫面辐射收支, 潜热、 感热和土壤热通量在不同季节的分配, 对该区域冬季地面加热场强度的变化进行了研究.结果表明: 该区域总辐射、 净辐射较强, 总辐射平均日积分值为18.06 MJ·m^-2·d^-1, 净辐射平均日积分值5.95 MJ·m^-2·d^-1, 曾观测到高达979.5 W·m^-2的净辐射通量.全年地表平均反射率为0.30, 接近于荒漠和半荒漠下垫面的反射率.植物生长季土壤湿度和冬、 春季地面积雪是影响该区域地表反射率的两个最主要因素.该区域感热通量年积分值为742.68 MJ·m^-2·a^-1, 潜热通量年积分值为1 388.58 MJ·m²·a^-1, 全年中地表以潜热方式传递热量为主.分季节分析, 冬季感热潜热强度相当, 春季以感热为主, 夏秋季则以潜热为主.土壤热通量年积分值为38.06 MJ·m^-2·a^-1, 全年热通量在热量平衡中约占1.8%, 但季节分配不平衡, 在冬季, 有|G|>H+LE, 土壤热通量是热平衡最大的分量.该区域地表全年向大气释放热量, 地表对大气而言是热源.     

广东省各大江河年最大流量的预测研究

海洋、大气、地表径流是地球圈内水汽循环的一个整体。把北半球高空等压面高度场和太平洋海温场当作影响广东长期洪水变化的重要因子，是符合气候学和水文学原理的。通过主分量的分析方法，建立北半球500hPa高度场、北太平洋海温场与广东西江、北江、东江、韩江各大江河年最大流量长期变化的统计关系，从而作出翌年的年最大流量预测，取得了比较满意的成果。     

黄河流域蒸散量分布式模拟

针对传统区域蒸散计算模型中净辐射及其各组成要素的计算直接采用国外经验公式或点上观测资料空间内插的不足,利用基于中国气象站观测资料建立的净辐射及其各组成要素的计算公式和遥感反演的地表反照率,以黄河流域作为研究区域,在考虑地形起伏和下垫面多样性等地表非均匀性因素的基础上,实现了黄河流域净辐射及其各组成要素的分布式模拟;在印证流域尺度存在蒸散互补相关关系的基础上,将净辐射、气温、水汽压等系列要素分布式拟合结果与基于区域蒸散互补理论的AA（Advection-Aridity model）模型耦合,实现了黄河流域蒸散量的分布式模拟。与基于水量平衡的黄河流域多年平均蒸散量空间分布图对照表明,二者趋势分布吻合很好,分区验证的最小相对偏差为1.14%,最大为26.80%,全流域平均相对偏差为1.50%,且分布式蒸散拟合结果更加细致地体现了蒸散量的空间变化情况。集成的区域蒸散分布式模型,以蒸散互补理论为基础,考虑了区域蒸散对近地层大气的反馈作用,仅以数字高程模型和常规气象站观测数据为输入项,应用方便。     

黑河中游间作灌溉农田的能量平衡

利用布设在黑河流域中游的张掖绿洲区的一套自动气象观测系统在2004年作物生长期内的完整资料,分析了黑河中游春小麦和玉米间作农田生态系统的辐射收支,在此基础上选用波文比能量平衡法(BREB)进行了能量平衡计算.结果表明:间作作物-土壤系统截获的太阳短波辐射占太阳总辐射的比例从生长初期的0.81持续增加到生长末期的0.86;净辐射在生长初期较小,生长中期第一阶段增幅大,至第二阶段达到最大,生长末期降低;净辐射占太阳总辐射的比例与净辐射的变化相似.能量平衡中,净辐射的消耗以潜热为主,占70%左右,感热能量占20%,土壤热通量占净辐射总值的10%.不同生长阶段的能量平衡差异较大,能量平衡在不同生长阶段呈现出不同的日变化特征.     

饱和—非饱和带温度动态与气象因素关系

饱和-非饱和带温度广泛用于判断地下水运动.在野外试验获取的实验数据基础上,分析饱和-非饱和的温度变化特征,结果表明:风积沙包气带70 cm以上温度呈现昼夜波动特征,70 cm以下温度为趋势变化;夜间降水加速了土壤温度的下降,白天降水量较大时对土壤温度影响较大;土壤温度与气温、净辐射呈正相关关系,与气压呈负相关关系;多元线性回归分析表明,气温、净辐射、相对湿度、风速和气压解释了50％以上的饱和非饱和带温度变化.