气溶胶大气对太阳辐射的吸收

大气气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响有许多人研究过。目前计算大气吸收太阳辐射的数值模式多数仍忽略大气气溶胶的作用。大气气溶胶一方面本身吸收太阳辐射;一方面对太阳辐射多次散射,使阳光在大气中传输更长的路程,增加了吸收物质对太阳辐射的吸收。计算表明:大气气溶胶对大气吸收太阳辐射的作用是显著而不能忽略的。     

940 nm水汽通道反射率计算试验

利用近红外波段大气与辐射的相互作用解决用红外波段不容易遥测低层水汽的问题。选用940 nm水汽弱吸收带进行通道反射率计算试验，分析其对不同环境参数的敏感性。结果表明，940 nm附近通道的辐射信号携带了整层大气水汽信息，有可能用来获取大气水汽总量。     

卫星对地观测中大气与地表辐射贡献的参数化

卫星对地观测定量遥感地表与大气特性是当前地球科学与应用研究的关键手段之一。在定量遥感中区分大气和地表在地-气系统对空间散射辐射中各自的贡献与作用是关键的一步。这一问题的核心是基于辐射传输方程的数值计算建立起适合应用于遥感反演中分离大气与地表贡献的参数化表达式。本文对特定的气溶胶气候类型和可见/近红外波段建立起定量的表达形式,并对表达式的物理含义和拟合精度进行了分析。最后讨论了其应用的可行性和进一步的工作。     

应用6S模式对EOS-MODIS可见光到中红外波段的大气订正

应用6S辐射传输模式对MODIS可见光到中红外波段的反射率进行大气订正，订正过程分两步进行:首先设定地表为朗伯体，再应用二向反射模型BRDF进行订正，订正结果与美国MODIS研究组应用MAS实验结果进行比较表明，两者变化趋势是一致的；经过臭氧、水汽、气溶胶等散射吸收订正，对于一定范围的反射率，大气订正使植被区红光波段反射率ρ₁降低、近红外波段反射率ρ₂增加，蓝光波段反射率ρ₃降低；大气订正后，归一化植被指数I_NDV较大气订正前有所增加，增加的最大值为0.104，抗土壤-大气植被指数IEV值略有减小，减小的最大值为0.005。     

FY 2D静止气象卫星OLR反演模式

介绍FY2D卫星OLR反演模式的建立过程以及模式与NOAA卫星OLR反演模式的相互对比,包括：地球大气红外辐射传输方程,全球3812条大气廓线的大气顶射出辐射率、射出长波辐射通量密度的模拟计算,3812条廓线FY2D窗区通道1、2、水汽通道的通道辐射率模拟计算, 通道辐射率的临边变暗订正关系式的确立、3个通道波段的窄波段辐射通量密度的模拟计算。通过3812条廓线的窄波段辐射通量密度与OLR的XY坐标散点图,建立OLR回归关系式;并通过NOAA17 AVHRR通道5 OLR反演模式与FY2D窗     

大气对南极冰异常的低频遥响应

运用ＬＡＰＧＣＭ模式证实了大气对南极冰异常的强迫遥响应是激发全球大气季节内振荡的重要机制,进而着重考察候平均偏差结果的时间序列,并且通过带通以处理,特别分析了响应场中３０－６０天低频振荡的重要特征,发现：大报对南极冰减退的响应是一种具有３０－６０天周期的低频遥响应。强迫场中的重要成分是３０－６０天季节内振荡,并且具有同实际大气中的低频振荡相类的垂直结构以及传播和分布特征。     

LEO-LEO掩星探测频点选择分析与仿真研究

LEO-LEO低轨掩星探测是高效的地球大气层探测技术,探测频率的选择是掩星探测计划的重要环节。首先,详细分析水的复介电常数与频率之间的关系,以及大气中水汽和氧气分子对电波的衰减情况,得出10~30 GHz适合作为LEO-LEO掩星的探测频段;其次,在可行探测频段范围内选择3个探测频点进行仿真研究,给出120次LEO-LEO掩星事件的温、压、湿廓线及对应的误差廓线图,并将仿真结果与标准大气模式对比:大气压力最大相对偏差为0.5%,温度最大标准偏差为0.8K,湿度最大标准偏差为0.47 g·kg~(-1),达到LEO-LEO掩星探测的精度要求;得出14.6GHz、17.4 GHz和22.6 GHz适合作为LEO-LEO掩星探测的频点,为LEO-LEO掩星探测频率的选择提供了参考。所得结论对进一步发展LEO-LEO掩星探测计划,提高大气探测精度具有重要的科学意义。     

边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究

采用MODIS资料和美国发展的MODIS大气温、湿度廓线统计反演算法,估算大气温度、湿度廓线作为初始场,应用101层快速透过率模式(PFAAST)估算了大气透过率,并采用Newton非线性迭代算法反演中国西北荒漠戈壁地区大气温度廓线。结果表明:该方法对边界层高度及以上部分的大气温度反演得比较好,误差基本都在2 K范围内,边界层范围内的温度反演误差较大,反演误差与气溶胶光学厚度增量和地表温度估算误差呈显著正相关关系,与大气水汽混合比的关系较差。文中从敏感性试验和理论分析角度阐述了地表温度和气溶胶光学厚度估算误差对大气温度反演误差的影响,发现不同光谱波段的地表温度权重均随地表温度的增加有不同程度增加,地表温度反演误差增加将增加地表温度权重,提高地表温度估算误差有助于提高地表温度权重的精度;荒漠戈壁地区大气边界层中气溶胶浓度较高,光学厚度较大,使边界层大气透过率降低,进而降低卫星红外遥感波段的地表温度权重和空气温度权重。由于该模式没有很好地考虑边界层中沙尘气溶胶的影响,使卫星反演的大气透过率偏高,以至于高估地表温度权重和大气温度权重,使得反演的表面温度和空气温度偏低。该研究结合太阳光度计获得的光学厚度资料,采用统计方法对气溶胶效应引起的大气透过率误差和表面温度估算误差进行校正,并对物理算法进行本地化改进,实现了边界层温度廓线的反演。     

气溶胶和水汽e型吸收对低层大气长波辐射冷却率的影响

利用带模式方法计算了低层大气的长波冷却率。结果表明,在大气低层窗区ｅ型吸收的冷却率小于非窗区的水汽冷却率,约占总冷却率的１／３;气溶胶的长波冷却率小于水汽的冷却率,对总冷却率的贡献约为３０％;大气低层总冷却率的分布主要取决于水汽冷却率的分布。     

太阳紫外辐射在大气中衰减的探讨

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.     

上海市郊林带附近晴天地表热量平衡特征的分析

林带附近的热量平衡各分量的变化体现了林带对周围近地大气环境的影响.本文根据上海市郊林带附近温、湿、风梯度及净辐射观测资料,分析了林带附近冬夏晴天热量平衡各分量的特征,结果表明:夏季林带附近的净辐射比非林带小,冬季则比非林带大;林带对风速有减弱作用,林带附近的湍流输送较弱,因而林带附近热量和水汽量输送较小;林带附近有植物蒸腾,蒸散耗热量较大,为热量平衡中主要支出项;土壤热通量变化与近地面地温变化有关;林带附近较大的蒸散耗热和较弱的湍流输送有利于有利林带附近土壤水分的储存,并使周围湿润,但高温或低温时,湿度增加会引起人体不适,在林带规划上要充分考虑以上特点.     

忻州市2003年7月30日暴雨过程分析

本文从天气形势、物理量场、中尺度雨团等方面对2003年7月30日出现的暴雨过程进行了综合分析,明确了“7.30”暴雨是蒙古冷低(涡)、河套切变线、强烈的辐合上升运动、充沛的水汽和大气层结不稳定等共同作用的结果。降水过程具有明显的中尺度特征。地形差异对降水也是有贡献的。分别讨论了天气形势因子和物理量场在暴雨预报中的指导作用。     

预估临边探测大气温度和水汽廓线的反演精度

针对在研仪器——大气辐射超高光谱探测仪的临边探测模式,模拟计算了大气温度和水汽的权重函数。以此为基础,利用信息量和权重函数线性化方法,结合仪器的可探测亮温阈值0.3 K,计算并分析6种大气状态下,大气温度和水汽混合比廓线在不同反演精度条件下可获得的光谱通道数,在满足最佳光谱通道数200的要求下,理论上预估其反演精度。温度廓线整体反演精度为0.6 K,水汽混合比廓线反演精度可达到5%,但热带大气在16~20 km高度的水汽廓线反演精度仅为10%。反演精度预估,仅提供了一种全面认识仪器性能的方法,精度的确定还有赖于真实探测数据的获取和反演方法。     

弱耗散作用下非线性Rossby波的调制不稳定

本文使用WKB方法对弱耗散作用下基本气流具有弱切变的行星大气中非线性Rossby波进行了研究,得到了弱耗散的非线性Rossby波振幅所满足的复系数非线性Schrdinger方程,并分别就无耗散和弱耗散的Rossby波的边带稳定性问题进行了讨论,得到了一些新结果.     

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。     

Simulationsof Aerosol Optical Properties to Top of Atmospheric Reflected Sunlight in the Near Infrared CO2 Weak Absorption Band

Over the Asian continent,high aerosol loading is critical to ensure the high accuracy of CO₂ retrieval in the near infrared absorption band.Simulations were performed to explore the effect of light path modification by aerosol son the atmospheric CO₂ near infrared band(6140-6270 cm^-1).The Vector LInearized Discrete Ordinate Radiative Transfer（VLIDORT） model and the Line-By-Line Radiative Transfer Model（LBLRTM） were used for forward calculations.The U.S.standard atmosphere was used for atmospheric profiles.The results indicate that the aerosols caused similar effects to increases in CO₂ in the planetary boundary layer and became more significant with aerosol layer rising while aerosol optical depth was 0.1.This effect will cause an over estimation of the CO₂ mixing ratio in the retrieval process and an under estimation in the aerosol layer.The results also indicate that the effect of urban and industrial aerosols is smaller than that of non-absorbing and dust aerosols because of the nearly constant absorption properties in the near infrared band.     

Atmospheric thermal emission 2.5–4.2 μ

A simple digital recording near-infrared spectrometer has been used to obtain intensity-calibrated thermal emission spectra of the lower atmosphere between 2.5 and 4.2 μ under a variety of atmospheric conditions. In particular, the v ₁ HDO band at 3.7 μ has been observed at 100 Å spectral resolution. The usefulness of the instrument for measuring thermal emission out to 7 μ and for detecting pollutants is also discussed.     

SIMPLIFICATION OF THE OXYGEN-ABSORPTION COEFFICIENT FORMULA IN MICROWAVE BAND

Study of the oxygen-absorption coefficient in 5mm wave band is important for remote sensing of theatmospheric temperature profile from satellites or ground.In order to obtain the atmospheric temperatureprofile rapidly and accurately,it is necessary to have a simple,but accurate formula of the oxygen-absorp-tion coefficient.In this paper,formulae of the oxygen-absorption coefficient in a certain range of tempera-ture-pressure and at a standard isobaric surface have been derived.These formulae may substitute for Meeks-Lilley formula in remote sensing of the atmosphere.     

微波波段氧分子吸收系数的简化公式

研究氧分子在微波5mm附近的吸收系数,对于卫星和地面微波遥感大气温度,有重要的意义。为了迅速而准确地遥感大气温度层结,需要有一个简单而精确的吸收系数表达式。我们分别求出:在一定温度、压力范围内,5mm波段氧分子吸收系数近似表达式及标准等压面上5mm波段氧分子吸收系数与温度关系的近似表达式。以这些公式取代Meeks-Lilley公式,来提高遥感的时效。     

The role of ocean dynamics in producing decadal climate variability in the North Pacific

 Decadal time scale climate variability in the North Pacific has implications for climate both locally and over North America. A crucial question is the degree to which this variability arises from coupled ocean/atmosphere interactions over the North Pacific that involve ocean dynamics, as opposed to either purely thermodynamic effects of the oceanic mixed layer integrating in situ the stochastic atmospheric forcing, or the teleconnected response to tropical variability. The part of the variability that is coming from local coupled ocean/atmosphere interactions involving ocean dynamics is potentially predictable by an ocean/atmosphere general circulation model (O/A GCM), and such predictions could (depending on the achievable lead time) have distinct societal benefits. This question is examined using the results of fully coupled O/A GCMs, as well as targeted numerical experiments with stand-alone ocean and atmosphere models individually. It is found that coupled ocean/atmosphere interactions that involve ocean dynamics are important to determining the strength and frequency of a decadal-time scale peak in the spectra of several oceanic variables in the Kuroshio extension region off Japan. Local stochastic atmospheric heat flux forcing, integrated by the oceanic mixed layer into a red spectrum, provides a noise background from which the signal must be extracted. Although teleconnected ENSO responses influence the North Pacific in the 2–7 years/cycle frequency band, it is shown that some decadal-time scale processes in the North Pacific proceed without ENSO. Likewise, although the effects of stochastic atmospheric forcing on ocean dynamics are discernible, a feedback path from the ocean to the atmosphere is suggested by the results. Received: 23 January 2000 / Accepted: 10 January 2001