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1.
利用毫米波云雷达、微波辐射计联合反演方法,对2015年11月11日安徽寿县的一次层状云过程的云参数进行了反演,将所得云参数加入到SBDART辐射传输模式中,进行辐射通量计算,并将计算的地面辐射通量与观测的地面辐射通量进行了对比分析。研究表明:1)利用毫米波雷达和微波辐射计数据联合反演的云参数比较可靠;2)利用SBDART模式并结合反演的云参数,可以准确实时地计算地面及其他高度层的长短波辐射通量;3)在反演的云参数中,光学厚度对地面各种辐射通量的影响是最大的,云层的光学厚度越大,到达地面的太阳短波辐射越小,地面反射短波辐射也越小。另外云底温度越高,云体向下发射的红外长波辐射越大。地面向上的长波辐射是地面温度的普朗克函数,随地面温度而变;4)云对地面的短波辐射强迫为负值,对地面有降温的作用。云对地面的长波辐射强迫是一个正值,对地面有一个增温的作用;5)云对地面的净辐射强迫随时间变化很大,它的正负与太阳高度角和云参数有关。 相似文献
2.
The objective of the present work is to develop a general purpose, polarized, microwave radiative transfer forward model, including calculation of interaction parameters for fast, simultaneous and accurate generation of radiances, for use in a wide variety of atmospheric retrieval applications. This complete polarized model includes the generation of atmospheric profiles, calculation of the interaction parameters and the solution of the vector radiative transfer equations. In the present work, the doubling and adding method is used to calculate radiances. Mie theory is used for spherical particles to evaluate the polarized scattering matrix. Two types of sea surface models applicable for specular and diffuse surfaces respectively are implemented. The model has been validated against standard benchmark cases and experimental data available in literature. While the model is itself generic, parametric studies are performed to study the influence of the vertical structure of the atmosphere, for two polarizations and a set of frequencies to be used on the microwave imager aboard the proposed Indo-French climate research satellite MEGHA-TROPIQUES. 相似文献
3.
As a typical physical retrieval algorithm for retrieving atmospheric parameters, one-dimensional variational (1DVAR) algorithm is widely used in various climate and meteorological communities and enjoys an important position in the field of microwave remote sensing. Among algorithm parameters affecting the performance of the 1DVAR algorithm, the accuracy of the microwave radiative transfer model for calculating the simulated brightness temperature is the fundamental constraint on the retrieval accuracies of the 1DVAR algorithm for retrieving atmospheric parameters. In this study, a deep neural network (DNN) is used to describe the nonlinear relationship between atmospheric parameters and satellite-based microwave radiometer observations, and a DNN-based radiative transfer model is developed and applied to the 1DVAR algorithm to carry out retrieval experiments of the atmospheric temperature and humidity profiles. The retrieval results of the temperature and humidity profiles from the Microwave Humidity and Temperature Sounder (MWHTS) onboard the Feng-Yun-3 (FY-3) satellite show that the DNN-based radiative transfer model can obtain higher accuracy for simulating MWHTS observations than that of the operational radiative transfer model RTTOV, and also enables the 1DVAR algorithm to obtain higher retrieval accuracies of the temperature and humidity profiles. In this study, the DNN-based radiative transfer model applied to the 1DVAR algorithm can fundamentally improve the retrieval accuracies of atmospheric parameters, which may provide important reference for various applied studies in atmospheric sciences. 相似文献
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从FY-4静止气象卫星估算晴空地表下行长波辐射通量的反演模式 总被引：4，自引：1，他引：3
通过红外辐射传输模拟,计算了446183条全球晴空大气廓线的地表下行长波辐射通量以及FY-4成像仪通道亮温,应用统计回归分析模拟结果,建立了通道亮温与低层大气有效辐射温度的回归关系、大气柱总可降水量与低层大气比辐射率的回归关系,依据黑体辐射定律建立了由卫星观测估算地表下行长波辐射通量的反演模式。初步地,模式应用于FY-4成像仪代理资料Meteosat-8卫星的SEVIRI（Spring Enhanced Visible and Infared Imager）仪器观测数据,估算了2006年8月1日00:00（协调世界时,下同）、06:00、12:00、18:00地理范围在（45°S～45°N,45°W～45°E）的地表下行长波辐射通量,结果与用ECMWF 6 h预报场资料经验计算的通量相比,系统均方根误差（RMS）依次为12.1、13.0、20.7、12.5 W/m2,相关系数分别为0.9256、0.9291、0.9042、0.9325,相比于GOES-R同类产品（RMS=13.7 W/m2）,这一直接把卫星通道亮温与低层大气温度相联系的反演模式,其精度性能达到了应用研究对其反演产品的质量要求。 相似文献
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以较为精确的大气辐射传输模式为基础,研制出晴天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方案。与以往的经验计算方法不同,该方案将辐射传输带模式的思路引入地面太阳辐射计算,并尽可能将大气中吸收和散射物质对太阳辐射的影响考虑进去,从而使该方法具有较好的精确性和普适性。在此基础上采用了Kokhanovsky等人提出的大气气溶胶反射率和透过率参数化方案,使得气溶胶对地面总辐射和净辐射的影响得到较好的处理。采用的自变量都是数值预报模式或卫星观测能提供的气象要素,因此该方案即可用于数值预报模式或陆面过程模式计算地表辐射平衡,又可以利用卫星观测或再分析资料估算地面太阳能资源分布。利用美国能源部三个大气辐射观测站点2005年全年的观测资料及欧洲宇航局提供的卫星反演气溶胶资料对计算方案进行了检验。结果表明,该方法十分精确,所有点的平均相对误差都小于6%,误差的均方差都小于0.3 W•m-2。 相似文献
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青藏高原地区地表温度及其取值对大气长波辐射冷却的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
针对辐射传输模式在青藏高原地区的应用问题，使用Ｌｉｏｕ－Ｏｕ一维辐射传输模式及１９８２年８月￣１９８３年７月青藏高原热源观测实验期间青藏高原地面、高空与卫星观测资料，在高原辐射传输模式中区分了下垫面温度与地表空气温度的作用，并利用卫星观测资料对模式改进后的实际效果进行了验证；分析了地表温度的日变化和季节变化硬度，得到了下垫面温度的简单参数化方法。 相似文献
7.
The actinometric system installed aboard the Yak-42D "Roshydromet" research aircraft is presented. It is designed to study radiation processes in the troposphere. The system is based on standard Kipp&Zonen actinometric instruments for measuring solar, thermal, and ultraviolet radiation fluxes as well as on specially developed radiation models with high-precision methods for solving radiative transfer equations (Monte Carlo, k-distribution, and line-by-line calculations). The combination of actinometric measurements and detailed simulation of radiative transfer in the atmosphere allows examining the radiation balance components throughout the troposphere using in situ measurements at the aircraft location. Some results of studying radiation fluxes obtained during the flights over the Arctic region of the Russian Federation are presented. The data of measurements carried out using the presented system are useful for validating radiation codes utilized in general atmospheric circulation models and for processing satellite remote sensing data. 相似文献
8.
火山气溶胶的辐射影响 总被引：2，自引：1，他引：2
本文应用辐射传输计算研究了火山气溶胶,特别是大的火山爆发后短时期及火山周围地区内的火山气溶胶,对到达地面的向下的总的太阳辐射通量、行星反照率及大气加热率的可能影响. 相似文献
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介绍并验证了一种快速、精确地计算Jacobian的解析方法(辐射传输方程的线性化,简称LR方法),将其结果与NAST-I真正的线性模式及数值方法(差分方法)的Jacobian值进行比较。结果表明,这种解析算法不仅快速、精确,而且独立于辐射传输方程,在有效Jacobian计算中只需要输入大气透过率,可适用于任何垂直探测器权重函数的计算。 相似文献
10.
机载微波大气温度探测仪可以机动灵活地获取大气温度廓线信息。针对一次机载微波大气温度探测仪的多高度飞行观测试验,基于逐线积分模式和大气参数廓线库,建立用于不同飞行高度的快速辐射传输模式,分析了仪器观测亮温的质量并对仪器观测进行了订正;建立了基于神经网络的微波大气温度廓线反演算式,分析了不同高度、不同通道选择对于大气温度廓线反演性能的影响。研究结果表明:（1）较低飞行高度计算得到的各地表敏感通道地表比辐射率之间具有较好的一致性;（2）采用订正算式订正后,不同飞行高度的模拟亮温与观测亮温具有较好的一致性;（3）机载微波大气温度反演最优通道组合依赖于平台飞行高度;（4）采用最优的通道组合,4 200 m、3 200 m和2 500 m高度层温度反演均方根误差范围分别为0.5~1.8 K、0.5~1.3 K和0.4~1.0 K。 相似文献
11.
在MM5非静力稳定中尺度气象模式中引进了建立在δ-4流近似和相关-k分布基础上的对云水、雨水、冰晶和霰的辐射特性进行详细描述的辐射传输方案。新建立的辐射传输方案和MM5中原有的辐射传输方案在华南暴雨中的模拟结果相互比较，并与天气实况的对比表明:辐射在中尺度暴雨中起着重要的作用；辐射传输方案对云辐射特性描述的准确程度对于地面降水影响是明显的；不同的辐射传输方案对地面降水的影响存在较大的差异，并且这些差异在白天比在夜间明显；辐射传输过程对地面降水影响的差异主要表现在降水中心上，而对降水的地理分布改变很小；相对而言，不同的辐射传输方案之间对短波描述的差异对地面降水的影响明显，而对长波描述差异的影响不大；新辐射传输方案能够在一定程度上改进MM5对中尺度降水的模拟能力。 相似文献
12.
利用中国气象局大气探测试验基地的L波段探空数据和微波辐射计观测数据,采用MonoRTM辐射传输模型作为正演亮温模型,BP (back propagation) 神经网络作为反演工具,在由亮温反演大气湿度廓线的过程中,添加与样本匹配的云底高度和云厚度信息,建立新的反演模型,使新反演模型得到的反演湿度廓线和未添加云信息的反演湿度廓线分别与探空数据进行对比,获取两种反演方法各高度层的均方根误差,分析云信息对反演大气湿度廓线的影响。对比结果表明:未添加云信息时,测试样本的反演湿度廓线与探空廓线的相关系数平均值为0.685,而添加云信息后,相关系数平均值为0.805。相比未添加云信息的反演廓线,添加云信息之后多数高度层的均方根误差均有不同程度减小,而在有云以上高度层表现尤为明显。 相似文献
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一维辐射-对流模式对云辐射强迫的数值模拟研究 总被引：10，自引：9，他引：1
利用一维辐射－对流气候模式, 详细研究了云量、云光学厚度以及云高等要素的变化对大气顶和地面太阳短波辐射和红外长波辐射通量以及云的辐射强迫的影响, 给出了计算这些物理量的经验拟合公式。结果表明, 云具有极为重要的辐射－气候效应。云量、云光学厚度以及云高即使只有百分之几的变化, 所带来的辐射强迫也可以与大气二氧化碳浓度加倍所产生的辐射强迫（3.75 W/m2）相比拟。例如, 当分别给它们+3%的扰动时, 即取云量变化0.015, 云光学厚度变化0.27, 以及云高变化0.15 km时（在实际的地球大气中, 这种尺度的变化是完全可能发生的）, 那么,可以得到地气系统的太阳短波辐射强迫-3.10 W/m2以及红外长波辐射强迫-1.77 W/m2, 二者之和为-4.78 W/m2, 已经完全可以抵消大气二氧化碳浓度加倍所产生的辐射强迫。但是, 当云量、云光学厚度以及云高向相反方向产生类似扰动时, 所产生的辐射强迫可能极大地放大二氧化碳浓度增加所产生的增强温室效应。因此, 研究结果揭示出, 不管是为了解释过去的气候变化, 还是预测未来的气候变化, 亟待加强在一个变化了的气候环境（例如地面温度升高）下, 云将发生何种变化的研究。 相似文献
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云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法 总被引：1，自引：0，他引：1
为减少计算机时,满足实时预报要求,全球数值预报模式中的辐射计算频率通常设定为三小时。这样处理会大大减少计算量,但也同时导致较大辐射日变化偏差,并影响模式对地面能量平衡,对流及降水的模拟。为改进这一缺陷,我们开发了一种辐射快速计算方案,可用于计算瞬时地面太阳总辐射和净辐射,使到达地面的太阳辐射计算可与模式积分同步进行,从而改善地面太阳辐射日变化模拟。本文介绍云天的计算方法。该方案所用的输入变量均为预报模式或卫星观测所能提供的量。结果表明：该方案既可用于数值预报模式也可利用观测资料独立计算地面太阳辐射。经与美国能源部大气辐射观测资料检验,该方案的精度很高,地面总辐射瞬时值的平均计算误差小于7%。 相似文献
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我国极轨气象卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力,而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上,大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差得到很大程度的降低。偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A气象卫星微波资料,通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明:同化FY-3A气象卫星资料后路径预报能力提高明显,尤其是36 h后路径预报结果;同化FY-3A气象卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20%,而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。 相似文献
16.
为确定新疆博斯腾湖地区气溶胶主要组分,减小辐射传输计算和卫星遥感应用中由于气溶胶模型误判造成的误差,分别取大陆型、背景沙漠型、体积百分比自定义模型和两种动态气溶胶模型,用6S辐射传输算法计算出对应于太阳光度计测量时段的各波段大气气溶胶光学厚度。将模式计算值与测量值进行比较,确定测量地区的大气气溶胶模型。将该方法用于2010年在新疆博斯腾湖地区测量的太阳光度计数据,结果显示该地区在测量时段较为符合体积百分比自定义模型,沙尘性粒子体积百分比均在88%上,符合当地靠近沙尘源地和测量时段浮尘天气频发的实际情况。 相似文献
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利用Morlet小波变换方法分析了近56a来华东地区降水、气温变化以及ENSO的变化,结果表明,华东地区的降水、温度、海温(ΔSST)以及南方涛动指数(ΔSOI)的月距平序列中都存在多时间层次结构,并且各时间尺度周期分量的强度是不同的。同时又采用交叉小波变换方法,分别分析研究了ΔR、ΔT与ΔSST、ΔSOI相关关系,发现华东地区降水与ENSO在准2～4a周期变化上呈正相关关系,在年代际和8a以上年际间呈正负有规律交替且以正相关为主,而气温与ENSO存在多时间尺度特征。 相似文献
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C. R. Duguay 《Theoretical and Applied Climatology》1995,52(1-2):55-68
Summary An approach is proposed to estimate the net radiation load at the surface in mountain areas. The components of the radiation balance are derived using a radiative transfer model combined with remotely sensed and digital terrain data. Integrated shortwave (0.28–6.00 µm) and longwave irradiances (3.00–100.00 µm) are computed using a modified version of the Practical Improved Flux Method (PIFM) of Zdunkowski et al. (1982) which makes use of digital topographic data in order to account for slope, aspect, and shading effects. Surface albedo and thermal exitance estimates are obtained using Landsat Thematic Mapper (TM) and digital terrain data combined with the LOWTRAN 7 atmospheric model (Kneizys et al., 1988). LOWTRAN 7 is utilized together with a set of terrain modeling programs to compute direct and diffuse sky irradiance for selected TM bands, and to remove atmospheric effects within the visible, near-infrared, mid-infrared, and thermal infrared bands of Landsat TM. Model testing in the Colorado alpine show a generally good correspondence between estimated values and field measurements obtained over comparable tundra surfaces during several field campaigns. The method is finally used to produce 1) maps of the components of the radiation balance at the time of Landsat TM overflight and 2) maps of daily totals of shortwave irradiance and net shortwave radiation on a typical summer day in the Colorado Rocky Mountains (i.e. including cloud cover effects). The results indicate that the proposed approach is particularly suitable for obtaining estimates of net radiation at the surface from the toposcale to the regional scale.With 6 Figures 相似文献
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Dong Xia Ling Chen Huizhong Chen Xuyu Luo Tao Deng 《Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences》2016,52(4):341-352
The atmospheric aerosols can absorb moisture from the environment due to their hydrophilicity and thus affect atmospheric radiation fluxes. In this article, the ultraviolet radiation and relative humidity (RH) data from ground observations and a radiative transfer model were used to examine the influence of RH on ultraviolet radiation flux and aerosol direct radiative forcing under the clear-sky conditions. The results show that RH has a significant influence on ultraviolet radiation because of aerosol hygroscopicity. The relationship between attenuation rate and RH can be fitted logarithmically and all of the R2 of the 4 sets of samples are high, i.e. 0.87, 0.96, 0.9, and 0.9, respectively. When the RH is 60%, 70%, 80% and 90%, the mean aerosol direct radiative forcing in ultraviolet is ?4.22W m?2, ?4.5W m?2, ?4.82W m?2 and ?5.4W m?2, respectively. For the selected polluted air samples the growth factor for computing aerosol direct radiative forcing in the ultraviolet for the RH of 80% varies from 1.19 to 1.53, with an average of 1.31. 相似文献