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陆面模拟中植被辐射传输参数化方案研究 总被引：2，自引：0，他引：2
在冠层二流辐射传输模式基础上新发展了一个描述太阳短波辐射在植被中传输的冠层四流辐射传输模式.冠层四流辐射传输模式是在大气辐射传输理论的基础上得到一组描述短波辐射在植被中传输过程的冠层辐射传输基本方程,引进大气中求解辐射传输方程的四流近似解法,并求得冠层四流辐射传输方程的解析解.方程中各项参量能够反映叶子或冠层特殊的几何和光学特征.冠层向上、向下辐射通量取决于冠层散射相函数、叶子在入射光方向投影面积、单个叶子反射率和透射率、叶面积指数以及直射光入射太阳高度角等.四流模式计算叶子水平倾角时对太阳短波辐射的反照率,与二流模式结果比较可以验证模式的理论推导和建模都是正确的:计算结果的比较,表明四流模式在水平叶角分布时计算的冠层反照率与二流模式结果一致,同时直射光从任何太阳高度角入射的冠层反照率结果也一致,从而证明发展的冠层四流辐射传输模式是成功的.模拟试验中将两种模型同时耦合到同一个陆面过程模式中进行比较试验,结果表明,冠层四流辐射传输模式能够得到更精确的植被反照率,从而使得陆面模式计算的地表吸收的净太阳辐射通量更接近于观测值. 相似文献
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陆面过程中冠层四流辐射传输模式的模拟性能检验 总被引：3，自引：1，他引：2
利用实际观测资料检验新发展的植被冠层四流辐射传输模式的模拟性能.将浙江大学田间观测数据用于模式试验,其结果表明:在可见光波段,因叶片散射率值较小,四流模式和二流模式模拟结果差别不大,模拟的冠层反照率都接近观测值.这表明在可见光波段,二流模式已经能够较好模拟芯层反照率,四流模式能够提高的精度范围有限;在近红外波段,因叶片散射率值较大,两个模式模拟结果差别较明显,四流模式模拟的冠层反照率相对二流模式的模拟结果更接近观测值.利用第2次雪模式比较计划SNOWMIP资料和改进的10层陆面模式BATS进行耦合试验,将四流模式以及二流模式均耦合到该陆面模式中,其目的是为考察四流模式对陆面模式模拟地表反射太刚短波辐射通量的影响.耦合后得到的结果与SNOWMIP中加拿大BERMS草地站和森林站的观测资料进行了对比.对比结果表明,采用网流模式、二流模式、BATS原辐射传输模式后,耦合四流模式的陆面模式模拟地表反射太阳短波辐射通量最接近观测值.说明采用四流模式能够改善陆面模式对地表反射太阳短波辐射通啦的模拟. 相似文献
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本文通过对中国科学院天山积雪与雪崩研究站不同开阔度森林下积雪表面短波辐射的观测研究，分析了森林积雪短波辐射收支特征，短波辐射透射率。结果表明：阴坡林下积雪表面短波辐射小于阳坡，且随森林开阔度的减小而减小；林下雪面短波辐射和净短波辐射随太阳高度角增加而逐渐增加，不同开阔度林下雪面短波辐射和净短波辐射的差异也随太阳高度角的增加而不断增大；阳坡、阴坡林冠上方和80%开阔度林下积雪短波辐射在晴天日变化呈单峰型，林下积雪短波辐射峰值出现时间由林冠上方直接辐射和散射辐射的相对关系决定；多云天气，短波辐射的日变化特征取决于云量的变化；林冠开阔度越大，其短波辐射率越大，日平均短波辐射透射率随太阳高度角的增加而增加，且开阔度越大，其增加速率越快，短波辐射透射率日变化呈“U”型，早晚大于12:00~17:00。 相似文献
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夏季我国干旱、半干旱区陆面过程能量平衡及其局地大气环流 总被引：28，自引：10，他引：18
利用NCEP资料分析得出,夏季我国干旱,半干旱区在整个欧亚大陆上是陆面感热通量最强的地方,与此对应的陆面潜热通量则最弱.陆面所接收的太阳短波辐射主要以感热和长波辐射的能量形式释放.该区降水量很少,降水量的年际变率也很弱;因此,该区的陆面热量通量都显出很弱的年际变率;然而,这些通量的年代际变率信号则比较显著.我国干旱、半干旱区大气环流的热力过程与其陆面过程特征密切相关.该区对流层大气的辐射冷却很强,达-3 K d-1.由于缺乏水汽和上升运动,大尺度凝结加热率、深对流加热率、浅对流加热率都非常弱.因此,600hPa以上的大气以绝热下沉加热来平衡辐射冷却;600hPa以下,陆面感热引起的垂直扩散加热率非常强,多达8 K d-1,它除了平衡辐射冷却以外还制造对流层低层的对流运动,以绝热上升冷却来平衡多余的垂直扩散加热.总之,我国干旱、半干旱区的陆面过程特征决定了该区大气运动的特殊垂直结构,即对流层低层对流上升运动及其上层的下沉运动.我国干旱、半干旱区陆面能量平衡及其局地大气环流的年代际变率,是全球气候系统年代际变率的必然结果. 相似文献
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10层陆面过程模式及其Offline独立试验 总被引：4，自引：0，他引：4
利用西伯利亚地区的一个试验点资料和1998年中国淮河流域试验（HUBEX）的加密观测资料，对一个新发展的陆面过程模式进行了模拟检验。西伯利亚地区的单点试验表明，不同时间间隔的边界强迫对地表吸收的净短波辐射和释放的潜热影响较大。淮河流域的模拟结果表明，模式能够较好地模拟出我国夏季半湿润地区陆面特征量的变化趋势。由于模式模拟的地温偏低、净短波辐射偏小。所以模拟的感热和潜热值偏小。对该模式在淮河流域的植被、土壤等参数的合理选取可能会提高模式的模拟效果。 相似文献
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陇中黄土高原陆面辐射分量年际变化及其对气候波动的响应 总被引：1，自引：1，他引：0
本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL站)2006—2012年陆面过程观测资料以及榆中站气象资料,分析了陆面各辐射收支分量对于气候波动的响应,并且研究了地表反照率年际波动变化,讨论了各陆面过程参数对于黄土高原气候背景年际波动的反馈。并且根据黄土高原降水类型将全年分为冬夏半年讨论,以得到更为显著的年际变化特征和相关关系。结果显示,2006—2012年气温降水的趋势与近年来黄土高原暖干化总趋势相吻合。地表浅层土壤湿度和温度都与气温、降水呈现很好的响应。气候因素的综合影响是地表反照率变化波动的原因。通过冬夏半年资料区分探究得到,长波辐射分量与气候要素的相关较短波辐射分量与气候要素的相关性更强。但总体而言,陆面过程对于该地区气候背景波动的响应机制是较为复杂的。 相似文献
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西藏羊八井和纳木错太阳辐射特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究青藏高原地区太阳短波辐射,特别是其与大气因子、天空状况定量关系对高原辐射收支及其对东亚天气气候的作用,利用羊八井和纳木错2个高原腹地站一年的高时间分辨率观测资料并结合NCEP/DOE再分析资料,分析了太阳总辐射的变化特征,并通过短波通量透过率分析了各因素对短波辐射的作用.结果表明,羊八井和纳木错晴天通量透过率均较高,分别达0.807和0.817,且变动性很小,与两站地形高度和纬度有明显关系;云的存在使两站接收到的短波辐射的差异减小,羊八井和纳木错的年平均通量透过率分别为0.674和0.675,高原云的存在与变化使通量透过率产生强烈的时间变化.与地面观测的太阳短波辐射资料相比,在完全无云的晴天,NCEP同化太阳短波辐射资料对高原地区的模拟效果较好,但存在偏小的误差,羊八井和纳木错分别平均偏小5.74％和8.49％;考虑云天后,NCEP再分析值与实测值对比关系的离散度大,并总体偏高,在应用时需特别注意. 相似文献
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东莞观测站采用地面辐射基准站网(BSRN)通用的荷兰Kipp & Zonen设备,进行太阳短波辐射和地面、大气长波辐射观测。利用2010年8月—2011年7月的观测数据,用统计分析的方法,得到地面太阳短波辐射和地面、大气长波辐射强度的变化特征,并初步分析了影响辐射强度变化的因子。结果表明,东莞市各月的太阳总辐射平均值呈现单峰值变化,且夏季＞秋季＞春季＞冬季,短波辐射各分量的日变化也呈明显单峰型变化特征;长波辐射的日、月变化趋势较平缓;东莞市全年各月净辐射通量平均值均为正值。云是影响太阳辐射强度变化的显著因子,对直接辐射的衰减更明显,多云天气的总辐射、直接辐射全年平均衰减率分别为11%、34%,阴天总辐射、直接辐射全年平均衰减率分别达到47%、83%。大气透明度对短波辐射和长波辐射强度变化均产生影响,无霾日总辐射、直接辐射、反射辐射强度均比灰霾日强,而散射辐射则较弱,灰霾日的天空长波辐射及地面长波辐射强度稍强于无霾日。还探讨了总辐射观测值与理论值的差异,推测水汽对短波辐射的衰减是造成太阳短波辐射平衡存在差异的原因之一。 相似文献
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已有研究表明辐射对热带气旋发生发展具有明显调制作用,高原涡与热带气旋有类似的暖心低压结构,辐射在高原涡发生发展过程中的作用也值得探讨。本文利用ERA-Interim再分析资料,通过中尺度数值模式WRF-ARW研究了辐射日变化对高原涡个例发展的影响机制。模拟结果表明,太阳短波辐射对高原涡的发生发展具有明显的调制作用。控制试验（CTL;即保留太阳辐射日变化）较好的再现了高原涡的发展过程。在去掉短波辐射过程的夜间试验（All_night）中,前期高原涡发展速度较快。而在白天（All_day）试验中,短波辐射过程抑制了高原涡的发展。诊断分析表明,夜间长波辐射冷却加强对流层温度递减率,减弱大气静力稳定度;同时,大气温度的降低使得夜间相对湿度增大,有利于对流层低层出现位势不稳定,进而促使高原涡的形成和发展。反之,太阳短波辐射有利于对流层高层增温,加强大气静力稳定度,从而抑制对流活动发展。夜间低层辐合更为强盛,有利于上升运动的加强并诱发高原涡形成;非平衡项结果显示,在高原涡环流中心区域存在正值区,而低涡四周为明显的负值区。从动力学和热力学特征来看,高原涡的发展与热带气旋具有一定的相似性。 相似文献
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利用东南极高原熊猫-1自动气象站2011年2月—2012年1月观测的辐射资料和相关资料,对辐射分量和辐射平衡的季节变化进行了研究。结果表明,夏季是东南极高原获得太阳能的主要时段,总辐射通量夏季平均为365.0 W/m2,总量达到2752.1 MJ/m2,占全年总辐射量的58%。各个季节均能出现总辐射瞬时值大于大气顶水平总辐射,春季发生频率最高,冬季最小,总辐射平均日变化呈单峰型。大气长波辐射除夏季外,日变化不明显。冰雪面长波辐射除冬季外,各季节平均日变化呈明显的单峰单谷型。净辐射12月和1月为很小的正值,其他月份为负值。年平均净辐射为 -8.7 W/m2,表明地表相对于大气为冷源。该站的辐射平衡特征与其他南极内陆高原站相似,雪面具有强烈的辐射冷却效应,导致净辐射绝对值都小于下降风区。 相似文献
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基于CLDAS大气驱动数据驱动CLM3.5陆面模式和3种不同参数化方案下的Noah-MP陆面模式模拟得到的地表温度,利用中国气象局2009-2013年2000多个国家级地面观测站地表温度进行质量评估。结果表明:从时间分布看,模拟地表温度与观测的偏差及均方根误差均呈季节性波动;从空间分布看,模拟地表温度与观测的偏差及均方根误差在中国东部地区相对于中国西部地区更小。选择Noah-MP陆面模式3种不同参数化方案模拟结果进行对比,结果表明:Noah-MP模式的非动态植被方案不变时,考虑植被覆盖度的二流近似辐射传输方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于考虑太阳高度角和植被三维结构的二流近似辐射传输方案Noah-MP陆面模式模拟的地表温度;选择动态植被方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于选择非动态植被方案的Noah-MP陆面模式;总体而言,考虑动态植被方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于其他两种参数化方案的Noah-MP陆面模式以及CLM3.5陆面模式模拟的地表温度。 相似文献
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THEORETICAL CALCULATION MODEL OF SHORTWAVE RADIATION FOR THE EARTH-ATMOSPHERE SYSTEM AND ITS TESTING RESULTS 
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下载免费PDF全文 On the basis of radiation transfer theory,adopting improved two-stream algorithm incorporated with addingalgorithm,we build up a theoretical calculation model of shortwave radiation for the earth-atmosphere system whichcan be applied with satellite data.The model can calculate direct solar radiation,scattering solar radiation,heating rateand other physical quantities of radiation field at every layer of the atmosphere and on the earth's surface,if the under-ground reflectance or the planetary albedo obtained from satellite can be known.The model can be used in clear orcloudy atmosphere,and its calculating speed is fairly fast.We think that the model can be incorporated into large-scaleand mesoscale climatic models for the consideration of radiation calculation,and also it is useful for the utilization of so-lar energy. 相似文献
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南海夏季风爆发前后海-气界面热交换特征 总被引：20，自引：1，他引：20
文中利用 2 0 0 0与 2 0 0 2年二次南海海 气通量观测资料和同期西沙站资料 ,研究了南海夏季风爆发前后海洋表面热收支变化特征。研究表明 :南海夏季风爆发前后 ,影响海面热收支变化的主要分量是净短波辐射通量和潜热通量 ,在季风爆发前后不同阶段 ,二个分量的变化有不同表现形式 ,但不论二者如何变化 ,季风爆发与活跃期 ,海面热收入减小或为净支出 ;季风爆发前及中断期间 ,海面热收入逐渐增加 ;由于大的热惯性 ,海温变化落后于海面热收支的变化 ,海温的这种滞后效应通过影响潜热通量调节海面热收支的变化 ,又反过来影响自身的变化 ,形成短期振荡过程 ,这种振荡过程与季风的活跃、中断过程相对应。 相似文献
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This paper documents a study to examine the sensitivity to cloud droplet effective radius and liquid water path and the alleviation the energy imbalance at the top of the atmosphere and at the surface in the latest version of the Grid-point Atmospheric Model of the State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP） （GAMIL1.1.0）. Considerable negative biases in all flux components, and thus an energy imbalance, are found in GAMIL1.1.0. In order to alleviate the energy imbalance, two modifications, namely an increase in cloud droplet effective radius and a decrease in cloud liquid water path, have been made to the cloud properties used in GAMIL. With the increased cloud droplet effective radius, the single scattering albedo of clouds is reduced, and thus the reflection of solar radiation into space by clouds is reduced and the net solar radiation flux at the top of the atmosphere is increased. With the reduced cloud optical depth, the net surface shortwave radiation flux is increased, causing a net warming over the land surface. This results in an increase in both sensible and latent heat fluxes over the land regions, which is largely balanced by the increased terrestrial radiation fluxes. Consequently, the energy balance at the top of atmosphere and at the surface is achieved with energy flux components consistent with available satellite observations. 相似文献
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Sven-Erik Gryning Ekaterina Batchvarova H. A. R. De Bruin 《Boundary-Layer Meteorology》2001,99(3):465-488
Measurements carried out in Northern Finland on radiation and turbulent fluxes over a sparse, sub-arctic boreal forest with snow covered ground were analysed. The measurements represent late winter conditions characterised by low solar elevation angles. During the experiment (12–24 March 1997) day and night were about equally long. At low solar elevation angles the forest shades most of the snow surface. Therefore an important part of the radiation never reaches the snow surface but is absorbed by the forest. The sensible heat flux above the forest was fairly large, reaching more than 100 W m-2. The measurements of sensible heat flux within and above the forest revealed that the sensible heat flux from the snow surface is negligible and the sensible heat flux above the forest stems from warming of the trees. A simple model for the surface energy balance of a sparse forest is presented. The model treats the diffuse and direct shortwave (solar) radiation separately. It introduces a factor that accounts for the shading of the ground at low solar elevation angles, and a parameter that deals with the partial transparency of the forest.Input to the model are the direct and diffuse incoming shortwave radiation.Measurements of the global radiation (direct plus diffuse incoming shortwaveradiation) above the forest revealed a considerable attenuation of the globalradiation at low solar elevation. A relation for the atmospheric turbidity asfunction of the solar elevation angle is suggested. The global radiation wassimulated for a three month period. For conditions with a cloud cover of lessthan 7 oktas good agreement between model predictions and measurementswere found. For cloud cover 7 and 8 oktas a considerable spread can beobserved. To apply the proposed energy balance model, the global radiationmust be separated into its diffuse and direct components. We propose a simpleempirical relationship between diffuse shortwave and global radiation asfunction of cloud cover. 相似文献
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本文选择2012年8月16~17日降水个例,利用WRFV3.5天气模式模拟研究青藏高原东坡的地形坡度、坡向及覆盖短波辐射效应(Effect of Slope,Aspect and Shading,ESAS)。结果显示,ESAS产生的短波辐射强迫(强迫)空间分布与坡度大小一致,表现为坡度大时强迫大,坡度小时强迫小;朝西坡向为负强迫,坡向朝东为正强迫,正负强迫分别超过20和32W m-2。地形覆盖使得坡度和坡向在青藏高原东坡(高原东坡)上产生的地面短波辐射通量变化(辐射通量变化)整体向东南移入盆地,位移后的辐射通量增减仍然和高原东坡的坡度、坡向分布一致。地表热通量、地表温度在白天的变化和辐射通量变化分布一致,均在四川盆地内有一条高值带,且形状类似高原东坡和盆地的衔接线;EASA对地面各热通量的影响可以延续到夜间,使得夜间地表热通量变化和高值区位置与白天相似,但变化幅度减小。水汽混合比和风场的变化均具有与潜热变化相似的空间形态,在夜间尤其明显。潜热的增加(减小)可能引起风速增减加(减小),并最终导致降水的改变。 相似文献
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Based on idealized numerical simulations, the impacts of the diurnal cycle of solar radiation on the diurnal variation of outer rainbands in a tropical cyclone are examined. It is found that cold pools associated with precipitation-driven downdrafts are essential for the growth and propagation of spiral rainbands. The downdrafts result in surface outflows, which act as a lifting mechanism to trigger the convection cell along the leading edge of the cold pools. The diurnal cycle of solar radiation may modulate the diurnal behavior of the spiral rainbands. In the daytime, shortwave radiation will suppress the outer convection and thus weaken the cold pools. Meanwhile, the limited cold pool activity leads to a strong modification of the moisture field, which in turn inhibits further convection development. 相似文献
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为了研究和揭示宁夏南部地气能量传输过程及特点并进一步评估退耕还林还草的生态效应, 利用Landsat-7 ETM+卫星遥感资料所求取的地表特征参数, 将地表分成水体、裸地、半裸地、草地、林地5类地表覆盖类型, 结合常规气象观测资料, 分别计算得出宁夏南部地表辐射和热量平衡各量的区域分布, 并给出各量的分布图和直方图, 分类别讨论了地表辐射和热量平衡各量分布特征, 使得对宁夏南部区域地表辐射和热量平衡区域分布有一个直观、综合的了解和认识。研究表明, 植被分布对地表辐射和热量平衡各量影响很大。 相似文献