典型矢量辐射传输模式计算精度与效率的初步比较

辐射传输模式是建立遥感反演方法和气候模式中辐射参数化的重要工具,尤其是全偏振的矢量辐射传输模式对于精确理解地气系统中的辐射过程至关重要。PolRadtran/RT3(polarized radiative transfer)、SOSVRT(vector radiative transfer based on successive order of scattering)和VDISORT(vector DIScrete ordinate radiative transfer)是基于不同物理原理求解矢量辐射传输的三个代表性数值模式。对这三个模式进行计算时间和计算精度的比较,发现,基于逐次散射法的SOSVRT计算效率最高,计算时间基本不随流数的增加而增长,但随单层光学厚度的增大,其计算时间有较为明显的增加,在米散射情况下,光学厚度从0.5增加到1.0时,其计算时间增加了1倍;基于倍加累加法的RT3和基于矩阵特征矢量求解方法的VDISORT计算效率较低,尤其是采用大流数计算时,RT3和VDISORT的计算时间随流数的增加迅速增长,特别是在瑞利散射条件下,波长为400nm,流数为40时,其计算时间分别为SOSVRT的23倍和7倍。但是,两模式随光学厚度增加计算时间却无明显的增加。在计算精度方面,3个模式比较接近,只是VDISORT在大流数的情况下会有震荡现象。     

平面平行大气中偏振辐射传输的数值计算

利用离散纵坐标(DISORT)法的基本原理,开发了平面平行大气中偏振辐射传输的数值计算模型,并利用解析插值原理实现了对任意天顶方向散射斯托克斯参量的求解.为检验计算模型的可靠性,分别针对分子和气溶胶散射大气进行了数值模拟,并与Coulson等1960年、Garcia等1989年的计算结果进行了比较.结果表明,模型计算结...     

西北地区气溶胶光学特性及辐射影响

利用SACOL（兰州大学半干旱气候与环境观测站）2006~2012年AERONET（全球气溶胶自动监测网）level 2.0和太阳短波辐射计资料,分析了中国西北地区气溶胶的光学特性与辐射影响。利用辐射传输模式SBDART（平面平行大气辐射传输模式）检验TOA（大气层顶）处辐射强迫为正的原因。BOA（地表）、TOA、Atmosphere（大气）的辐射强迫年均值分别是-59.43 W m-2、-17.03 W m-2、42.40 W m-2,AOD（光学厚度,550 nm）年均值0.37,α（波段的波长指数,440~675 nm）年均值0.91,变化趋势与AOD位相相反,当AOD为0.3~2.2时,α很小（0.0~0.2）,表明粒子尺度很大。SSA（单次散射反照率,675 nm）年均值0.93,g（不对称因子,675 nm）年均值0.68,复折射指数（675 nm）实部年均值1.48,虚部0.007。复折射指数实部的年变化趋势与AOD一致,虚部与AOD反位相,所以西北地区多为粗模态散射性气溶胶。气溶胶对大气的加热率最大值出现在0~2 km,随高度递减。冬、夏半年在地表加热率分别是2.6 K d-1和0.6 K d-1;季节变化中,冬季、秋季、春季和夏季,在地表的加热率依次是2.5 K d-1、1.4 K d-1、1.2 K d-1和0.2 K d-1,主要因为秋季气溶胶的吸收性大于春季。地表反照率和SSA对TOA正辐射强迫贡献率分别是22.5%和77.5%。     

基于DISORT算法的冰川表面温度反演研究

考虑冰雪发射率受污染物、地形及冰雪中溶解水的影响,不同地区、不同季节冰川的表面温度存在较大差异。以青藏高原西昆仑山古里雅冰川为研究对象,基于MIE散射理论及DISORT算法,借助散射相函数计算二次散射光的方向分布,实现了DISORT辐射传递求解,并建立ASTER影像第10-14波段发射率估算经验公式。结果表明:ASTER影像的冰雪发射率估算值与美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室冰雪发射率实测均值相差不超过0.0058,水汽含量(云)距地面高度为0km状况下,ASTER第10-14波段发射率均值分别为0.9792、0.9799、0.9819、0.9920、0.9781,且ASTER影像发射率温度分离算法的冰雪估计误差约0.5℃。冰川表面温度与高程呈负相关。