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云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响 总被引：3，自引：4，他引：3
云通过辐射过程对地气系统的能量平衡起着特别显著的调节作用 ,是影响天气、气候以及全球变化的重要因子。近年来 ,有云大气对太阳短波辐射的“异常吸收”又成为云—辐射研究中的一个争论热点。有云大气的短波吸收受到多种因素的影响 ,关于这方面的研究还不够充分。本文通过计算 ,从理论上探讨了若干因素的组合对大气吸收的综合影响。在计算中 ,同时考虑了不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高度以及不同下垫面的影响 ,并考虑了包含大气分子、气溶胶和云滴的吸收与散射 ,以及在近红外波段大气自身的热辐射等过程 ,阐明了云与气溶胶在不同波段对大气吸收太阳辐射的影响。 相似文献
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中国西北地区大气气溶胶散射光学厚度分析 总被引：8，自引：12，他引：8
提出一种利用地方气象台站测得的地表宽谱 ( 0 .3～ 4 μm)逐日太阳辐射日总量资料 (包括太阳总辐射和漫射太阳辐射 )来估算晴空无云天气条件下背景大气中大气气溶胶散射光学厚度的方法 ,这主要是基于地表的太阳总辐射和漫射太阳辐射对大气气溶胶散射光学特性的敏感性。该方法建立在观测数据和模式计算结果相互比较的基础上 ,而不需要知道某地相关的云、臭氧或水汽的探空资料。利用此方法 ,我们使用来自我国西北干旱地区 6个地方气象台站 (兰州、敦煌、民勤、格尔木、乌鲁木齐、喀什 ) 1986— 1992年的逐日太阳总辐射和漫射太阳辐射日总量资料 ,得到了大气气溶胶散射光学厚度在年际和月际间的时空变化特征 相似文献
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三维辐射传输模式分析非均匀云对天空辐射场影响 总被引：4，自引：1，他引：3
为了解非均匀分立云体分布状况下的天空辐射场与无云晴空辐射场的差异, 本文借助一个三维辐射传输数值模式SHDOM模拟了离散云块分布条件下的天空辐射场分布, 重点分析不同云况分布情况下“非云”大气的辐射分布特征, 并将该区域与无云晴空大气辐射场的相同区域进行了比对。工作主要从辐亮度以及450 nm/650 nm的辐射比两参数入手进行讨论。研究发现, 相对无云晴空大气, 云的存在会对周围“非云”大气散射辐射产生影响, 影响程度与云量、云及气溶胶光学厚度等参数相关。数值模拟结果表明, 在云量不太大的条件下, 无云视场空间的大部分辐射值与无云晴空相比变化很小, 集中在±2％之间。这一结果表明, 已有的一维均匀大气辐射传输模式运算结果所得云与非云相元的判据基本适用于非均匀分布的有云大气。另一方面, 模拟结果表明我们也完全可以利用非均匀有云大气中的无云视场观测结果进行大气气溶胶等晴空大气光学特征的探测研究。 相似文献
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黑碳气溶胶直接辐射强迫及其对中国夏季降水影响的模拟研究 总被引：8，自引：1，他引：7
利用NCAR的全球大气模式CAM3分析了黑碳气溶胶在大气顶和地表的直接辐射强迫分布及其季节变化,重点讨论了云对黑碳气溶胶直接辐射强迫的影响,以及黑碳气溶胶对中国夏季降水的影响。结果表明：黑碳气溶胶在大气顶和地表的直接辐射强迫分布范围和强度都具有明显的季节变化。有云条件下,黑碳气溶胶在大气顶产生正的直接辐射强迫,全球年平均强迫值为＋0.33 W·m－2;在地表产生负的直接辐射强迫,全球年平均强迫值为－0.56 W·m－2。晴空条件下,黑碳气溶胶在大气顶和地表的全球年平均辐射强迫值分别为＋0.21 和－0.71 W·m－2。云的存在对黑碳气溶胶的辐射强迫产生了很大的影响,使大气顶的正辐射强迫增加,地表的负辐射强迫减小。黑碳气溶胶导致夏季中国北方30°N～45°N之间区域降水明显增加;而中国长江以南地区除了海南和广西的部分城市外,降水明显减少。模拟结果表明,中国夏季近50年来经常发生的南涝北旱并非由黑碳气溶胶引起。 相似文献
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云三维结构对加热率廓线及通量影响的模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
大气加热率强度与结构是驱动全球大气环流的关键因素,实际加热率分布与云三维结构密切相关。作者使用三维蒙特卡洛辐射传输模式,模拟计算了云分辨模式所得3个典型三维云场的加热率廓线及通量;定义了两个参数来同时描述加热率廓线的垂直分布和强度,通过与独立像素近似算法对比,定量统计分析了高分辨率下云三维结构对辐射的影响。结果表明,在高分辨率条件下云三维结构对加热率廓线和通量影响十分显著,且不同结构云场所体现的影响各具特点,提出需要考察现有大气模式中云三维结构对当前所用加热率计算方案的订正方向。 相似文献
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东亚干旱半干旱区(简称为“东亚旱区”)是全球干旱带的重要组成部分,该区域水资源短缺,沙尘暴频发,沙尘气溶胶对大气辐射收支和云微物理过程的影响不可忽视。本文回顾了近年来东亚旱区气溶胶及云相关科学问题的研究进展,重点讨论了气溶胶、云特性以及气溶胶-云相互作用问题。东亚旱区大气中的气溶胶以沙尘为主,且春季多于其他季节;同时,该区域云水资源丰富,且以高云为主,夏季云量显著偏多。沙尘气溶胶可直接影响辐射收支对大气产生加热作用,并通过间接和半直接效应对云微物理过程和降水产生影响。由于云微物理观测资料稀缺,加之模式参数化方案的不准确,导致东亚旱区沙尘气溶胶-云相互作用仍存在较大的不确定,减小气溶胶、云所带来的不确定性是未来气候变化研究中亟需解决的科学问题。 相似文献
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利用2004年10～12月在北京325m气象铁塔上所测量的长波辐射和短波辐射垂直分层资料,分析了晴空、霾(烟、尘、轻雾)和浓雾天气条件下塔上两层的辐射特征。结果表明,城市边界层大气对短波总辐射有明显的衰减作用,2m处的总辐射280m处的总辐射。在晴好天气下,衰减比例为11.2%;在霾和雾天气下,衰减比例分别达到22.3%和36.6%。在塔上280m处测量的晴天城市地表反照率为0.12,而在霾和雾天气条件下分别为0.17和0.29。大气逆辐射(向下长波辐射)的日变化没有短波辐射的明显且有规律,晴好天气的辐射通量密度最小,霾天较大,雾天最大,2m处的大气逆辐射一般高于280m处的。向上长波辐射呈明显的日变化,且2m处的向上长波辐射日变化幅度280m处的。净辐射具有典型的日变化,晴天日变化幅度最大,霾和雾天的日变化幅度减小。晴天辐射加热最显著,278m厚气层的辐射加热达1.35℃.h-1,霾天为1.13℃.h-1,雾天为0.40℃.h-1。个例分析表明,在近地面气层内,霾中的气溶胶粒子和雾中的水滴对辐射产生程度不同的影响,并影响到辐射平衡,进而影响不同高度气层的加热和冷却,导致边界层结构的改变。 相似文献
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本文应用Hense等的二流近似辐射模式,分析了云对地气系统太阳辐射能收支与大气加热率的影响,讨论了不同光学厚度的云的反射率与吸收率,并把模式应用于高原模式大气,分析了高原地区云对太阳辐射收支的影响。计算中包括云滴与气溶胶的吸收作用。气溶胶衰减系数的垂直分布取了两种类型,分别对应于能见度为23km与8km。结果表明,光学厚度为10—100的云层的加热率可达7—8℃/天,云滴和气溶胶的吸收作用是增加云层加热率的一个重要机制。云层的复盖对近地层加热率的影响极大。不同光学厚度的云的反射率的变化范围为0.24—0.90,与一些作者给出的观测结果比较符合。云的吸收率变化范围为0.07—0.25,飞机观测表明云的吸收率可达0.30—0.40。云有如此大的吸收率的原因尚需进一步深入研究。云天地面总辐射与晴天(可能)地面总辐射的比值(Q_c/Q_o)主要决定于云的光学厚度(对应于云的光学厚度从1增加到100,比值Q_c/Q_o则从80％降到10％),其次是太阳天顶角。比值Q_c/Q_o受气溶胶、海拔高度、云的高度的影响很小,可作为表示云对地面总辐射影响的一个参数。 相似文献
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大气气溶胶变化对农业影响的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
随着工业化和城市化的迅速发展,大气气溶胶含量和种类明显增加,它们通过直接吸收和反射太阳辐射以及改变其它辐射强迫因子(云、臭氧)的大小间接影响地气系统的能量收支,从而影响气候。气溶胶变化对气候的影响已有较多的研究,而对植被(农业)的影响是一个相对较新的研究领域,文章简要概述了大气气溶胶辐射强迫效应和大气气溶胶对农业的影响研究现状及国内外主要研究成果,并对气溶胶监测方法及模式评估方面可能存在的问题作了简单的分析。 相似文献
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晴空与有云大气辐射分布的数值模拟及其对全天空图像云识别的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
全天空图像自动云识别的研究相对来说是一项较新的研究领域。当前国际上较为通用的全天空图像云识别方法主要依靠图像蓝红灰度值对比的阈值方法进行判断。然而非洁净大气中气溶胶的增多给云识别增加了难度,同时太阳高度角不同天空色度分布情况也不同。文中利用Libradtran辐射传输模式,计算了不同能见度不同太阳高度角情况下3个典型波长(450,550,650nm;蓝/绿/红)无云及有云大气的天空辐亮度分布情况,并进行了比较分析。结果表明,相同太阳高度角情况下,无云及有云大气中蓝红比值随能见度的下降呈单调下降趋势。在特定的云光学厚度和能见度情况下,天空色度彼此呈现出类似的分布状况。全天空图像阈值判断云识别自适应算法的建立需要与太阳高度角、地面能见度联系起来。当前尚无法建立一个判断阈值随太阳高度角以及能见度变化的函数关系式。较为可行的办法是建立典型能见度、典型太阳高度角情况下的辐射信息库,在具体云识别时,首先确定太阳高度角,而后根据天空辐射比情况确定天空能见度,并利用辐射信息标准库做云或非云判别。该工作为全天空云识别算法提供判别依据,同时建立云识别随能见度和太阳高度角变化的判别信息库。 相似文献
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Aerosol modulation of atmospheric and surface solar heating over the tropical Indian Ocean 总被引：1，自引：0，他引：1
I. A. PODGORNY W. CONANT V. RAMANATHAN S. K. SATHEESH 《Tellus. Series B, Chemical and physical meteorology》2000,52(3):947-958
The major finding of this study is that aerosols over the tropical Indian Ocean enhance clear sky atmospheric solar heating significantly and decrease the surface solar heating by even a larger amount. The results presented here are based on aerosol chemical, microphysical, and optical and radiometric data collected at the island of Kaashidhoo (4.97°N, 73.47°E) during February and March of 1998, as part of the first field phase of the Indian Ocean experiment (INDOEX). The aerosol optical properties were integrated with a multiple scattering Monte Carlo radiative transfer model which was validated at the surface with broadband flux measurements and at the top of the atmosphere (TOA) with the clouds and earth's radiant energy system (CERES) radiation budget measurements. We consider both externally and internally mixed aerosol models with very little difference between the two models in the estimated forcing. For the February–March period, the aerosols increase the monthly mean clear sky atmospheric solar heating by about 12 W/m2 (about 15% of the total atmospheric solar heating) and decrease the sea surface clear sky solar heating by about 16 W/m2 with a daily range from 5 to 23 W/m2 . The net aerosol forcing at the top of the atmosphere is about −4 W/m2 with a daily range from −2 to −6 W/m2 . Although the soot contributes only about 10% to the aerosol optical thickness, it contributes more than 50% to the aerosol induced atmospheric solar heating. The fundamental conclusion of this study is that anthropogenic aerosols over the tropical Indian Ocean are altering the clear sky radiation budget of the atmosphere and surface in a major manner. 相似文献
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Anthropogenic aerosols play an important role in the atmospheric energy balance. Anthropogenic aerosol optical depth (AOD) and its accompanying shortwave radiative forcing (RF) are usually simulated by nu- merical models. Recently, with the development of space-borne instruments and sophisticated retrieval algorithms, it has become possible to estimate aerosol radiative forcing based on satellite observations. In this study, we have estimated shortwave direct radiative forcing due to anthropogenic aerosols over oceans in all-sky conditions by combining clouds and the Single Scanner Footprint data of the Clouds and Earth’s Radiant Energy System (CERES/SSF) experiment, which provide measurements of upward shortwave fluxes at the top of atmosphere, with Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aerosol and cloud products. We found that globally averaged aerosol radiative forcing over oceans in the clear-sky conditions and all-sky conditions were -1.03±0.48 W m-2 and -0.34 ±0.16 W m-2, respectively. Direct radiative forcing by anthropogenic aerosols shows large regional and seasonal variations. In some regions and in particular seasons, the magnitude of direct forcing by anthropogenic aerosols can be comparable to the forcing of greenhouse gases. However, it shows that aerosols caused the cooling effect, rather than warming effect from global scale, which is different from greenhouse gases. 相似文献
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In this paper, the monthly-averaged planetary albedo and equivalent blackbody temperature are calculated by using Gauss-Seidle numerical model to solve the equation or radiative transfer, based on measured aerosol data over Beijing area. With the increase of atmospheric turbidity, the planetary albedo has different characteristics in different seasons, and there is an evident decrease in the winter season. It means that the local aerosol has an heating effect to the atmosphere in winter. The correlation feature between the surface temperature and the horizontal visibility from 1963 to 1986 is analyzed, and anticorrelation is discovered in winter. It is found that surface temperature increases with the increase of aerosol. 相似文献
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Anthropogenic aerosols in the lower troposphere increase the absorption and scattering of solar radiation by air and clouds,
causing a warmer atmosphere and a cooler surface. It is suspected that these effects contribute to slow down the hydrological
cycle. We conducted a series of numerical experiments using a limited area atmospheric model to understand the impacts of
aerosol radiative forcing on the rainfall process. Experiments with different radiative conditions under an idealized setting
revealed that increasing atmospheric forcing and decreasing surface forcing of radiation causes reductions in rainfall. There
was no relationship of top of the atmosphere forcing to the rainfall yield. The model was then used to simulate a domain covering
southern part of Sri Lanka, over for the period from November 2002 to July 2003. For a given radiative forcing, instances
with lower rainfall yields showed larger fractional reductions in rainfall. The trends in seasonal rainfall observed over
the site in past 30 years in a different study confirms this finding. We conclude that the negative impact of increase of
anthropogenic aerosols on rainfall would be more severe on regions and seasons with lower rainfall yields. The consequences
of this problem on the industries that critically depend on well-distributed rainfall like non-irrigated agriculture and on
the general livelihood of societies in low-rain areas can be serious. 相似文献
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南半球中高纬度区域不同类型云的辐射特性 总被引：1，自引：0，他引：1
利用CloudSat的2B-CLDCLASS-LIDAR云分类产品和2B-FLXHR-LIDAR辐射产品4 a（2007-2010年）的数据,定量分析了单层云（高云、中云、低云）和3种双层云（如:高云与中云共存、高云与低云共存以及中云与低云共存）在南半球中高纬度（40°-65°S）的云量、云辐射强迫和云辐射加热率。其中云辐射加热率定义为有云时的大气加热率廓线与晴空大气加热率廓线的差值。结果表明:研究区域盛行单层低云和单层中云,其云量分别为44.1%和10.3%。并且,中云重叠低云在双层云中云量也是最大（8.7%）。不同类型云的云量也显著影响着其云辐射强迫。单层低云在大气层顶、地表以及大气中的净云辐射强迫分别是-64.8、-56.5和-8.4 W/m2,其绝对值大于其他类型云。虽然单层的中云在大气层顶和地表的净辐射强迫也为负值,但其在大气中的净云辐射强迫为正值（2.3 W/m2）。最后,讨论了不同类型云对大气中辐射能量垂直分布的影响。所有类型云的短波（或长波）云辐射加热率都随高度升高表现为由负值转为正值（或由正值转为负值）。对于大部分云,其净云辐射加热率主要由长波云辐射加热率决定。这些研究结果旨在为模式中云重叠参数化方案在区域的适用性评估及改进提供观测依据。 相似文献
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不同污染条件下气溶胶对短波辐射通量影响的模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
将高光谱分辨率的气溶胶光学参数化方案应用于高精度的辐射传输模式BCC_RAD（974带）中,研究不同污染状况下气溶胶在地表与近地层大气中造成的直接辐射强迫与辐射强迫效率。发现气溶胶在地表产生的直接辐射强迫为负,在近地层大气中产生的直接辐射强迫为正,且随气溶胶浓度的升高变大,说明大气气溶胶的含量越高,单位气溶胶光学厚度产生的直接辐射强迫越大。将短波划分为3个波段:紫外、可见光和近红外,发现在紫外、可见光和近红外波段中,不同污染状况下气溶胶在地表造成的直接辐射强迫范围分别为:-1.36—-13.66、-3.03—-32.41和-2.74—-28.62 W/m2,在近地层大气中产生的直接辐射强迫范围分别为0.44—4.26、0.99—9.80和0.93—8.87 W/m2。通过进一步对比自然和人为气溶胶的影响,发现人为气溶胶在地表和大气层顶产生的负直接辐射强迫以及对整层和近地面大气造成的正直接辐射强迫均大于自然气溶胶的影响,且上述两种排放源的气溶胶对整层大气辐射收支的影响主要集中在800 hPa高度以下的大气中。按照地表直接辐射强迫大小来分析不同种类气溶胶的影响,结果为硫酸盐>有机碳>黑碳>海盐>沙尘;按照近地层大气直接辐射强迫大小排序则为黑碳>有机碳>沙尘>海盐>硫酸盐。最后,通过分析散射型气溶胶与吸收型气溶胶对辐射通量的影响,还探究了大气中散射与吸收过程的异同。 相似文献
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沙尘气溶胶对大气冰相过程发展的敏感性试验 总被引：8，自引：6，他引：2
利用分档云动力学模式,研究了沙尘气溶胶输送过程中在不同大气背景环境条件下对云内冰相粒子形成、发展和降水过程的影响.通过敏感性试验发现:在背景气溶胶浓度不断增加的情况下,冰相降水率以及冰相降水在总降水量中的比例逐渐减小;只有在大陆性云和污染严重的地区,含有一定比例可溶性物质的沙尘粒子提高了大气中的巨核浓度,使云中冰相降水质粒提前出现,有利于降水的形成.另一方面,当把不可溶矿物气溶胶粒子作为有效的大气冰核参与云降水形成的物理过程时,由矿物气溶胶引起的大气冰核浓度增加在一定程度上抑制云中冰相降水质粒的发展,部分抵消巨核对降水的促进作用. 相似文献