The Effects of Line-Wing Cutoff in LBL Integration on Radiation Calculations          下载免费PDF全文

ZHANG Hu  SHI Guangyu  LIU Yi 《Acta Meteorologica Sinica》2008,22(2):248-255

There are three basic methods in radiative transfer calculations, i.e., line-by-line (LBL) integration, correlated k-distribution method, and band model. The LBL integration is the most accurate of all, in which, there are two quadrature algorithms named in this paper as integration by lines and by sampling "points when calculating atmospheric transmittance in the considered wavenumber region. Because the LBL integration is the most expensive of all, it is necessary and important to save calculation time but increase calculation speed when it is put into use in the daily operation in atmospheric remote sensing and atmospheric sounding. A simplified LBL method is given in this paper on the basis of integration by lines, which increases computational speed greatly with keeping the same accuracy. Then, we discuss the effects of different cutoff schemes on atmospheric absorption coefficient, transmittance, and cooling rate under both of accurate and simplified LBL methods in detail. There are four cutoff schemes described in this paper, i.e., CUTOFFs 1, 2, 3, and 4. It is shown by this numerical study that the way to cut off spectral line-wing has a great effect on the accuracy and speed of radiative calculations. The relative errors of the calculated absorption coefficients for CUTOFF 2 are the largest under different pressures, while for CUTOFF 1, they are less than 2% at most of sampling points and for CUTOFFs 3 or 4, they are ahnost less than 5% in the calculated spectral region, however, the calculation time is reduced greatly. We find in this study that the transmittance in the lower atmosphere is not sensitive to different LBL methods and different cutoff schemes. Whereas for the higher atmosphere, the differences of transmittance results between CUTOFF 2 and each of other three cutoff schemes are the biggest of all no matter for the accurate LBL or for the simplified LBL integrations. By comparison, the best and optimized cutoff scheme is given in this paper finally.  相似文献   

Prediction Research of Climate Change Trends over North China in the Future 30 Years   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

LIU Yanxiang  YAN Jinghui  WU Tongwen  GUO Yufu  CHEN Lihu  WANG Jianping 《Acta Meteorologica Sinica》2008,22(1):42-50

A simulation of climate change trends over North China in the past 50 years and future 30 years was performed with the actual greenhouse gas concentration and IPCC SRES B2 scenario concentration by IAP/LASG GOALS 4.0 （Global Ocean-Atmosphere-Land system coupled model）, developed by the State Key Laboratory of Numerical Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics （LASG）, Institute of Atmospheric Physics （IAP）, Chinese Academy of Sciences （CAS）. In order to validate the model, the modern climate during 1951-2000 was first simulated by the GOALS model with the actual greenhouse gas concentration, and the simulation results were compared with observed data. The simulation results basically reproduce the lower temperature from the 1960s to mid-1970s and the warming from the 1980s for the globe and Northern Hemisphere, and better the important cold （1950 1976） and warm （1977-2000） periods in the past 50 years over North China. The correlation coefficient is 0.34 between simulations and observations （significant at a more than 0.05 confidence level）. The range of winter temperature departures for North China is between those for the eastern and western China＇s Mainland. Meanwhile, the summer precipitation trend turning around the 1980s is also successfully simulated. The climate change trends in the future 30 years were simulated with the CO2 concentration under IPCC SRES-B2 emission scenario. The results show that, in the future 30 years, winter temperature will keep a warming trend in North China and increase by about 2.5~C relative to climate mean （1960-1990）. Meanwhile, summer precipitation will obviously increase in North China and decrease in South China, displaying a south-deficit-north-excessive pattern of precipitation.  相似文献   

全球气候模式对未来中国风速变化预估   总被引：6，自引：0，他引：6  

江滢  罗勇  赵宗慈 《大气科学》2010,34(2):323-336

利用世界气候研究计划之第三次耦合模式比较计划 (WCRP/CMIP3) 提供的, 参加IPCC AR4的19个气候模式和国家气候中心为IPCC第五次报告研发的新一代气候模式 (BCC_CSM1.0.1) 及模式集成, 考虑高排放 (A2)、 中等排放 (A1B) 和低排放 (B1) 三种人类排放情景, 预估21世纪中国近地层 (离地10 m) 风速变化。预估结果表明: (1) 21世纪全国平均的年平均风速呈微弱的减小趋势, 且随着预估情景人类排放的增加, 中国年平均风速减小趋势越显著。 (2) 冬季 (夏季) 全国平均风速呈减小 (增大) 趋势, 人类排放量越多, 冬季 (夏季) 风速减小 (增加) 程度越大。21世纪我国风速夏季 (冬季) 增大 (减小) 与全球变暖的背景下未来亚洲夏季风 (冬季风) 增强 (减弱) 有一定关系。 (3) 与20世纪末期 (1980～1999年) 相比, 21世纪初期 (2011～2030年) 中国区域年平均风速A2情景下略偏小, A1B和B1情景下年平均风速无明显变化; 21世纪中期 (2046～2065年) 和后期 (2080～2099年), 三种排放情景下中国年平均风速均比20世纪末期风速小。 (4) 21世纪初期、 中期和后期均表现为冬季 (夏季) 平均风速比20世纪末期冬季 (夏季) 平均小 (大)。 (5) 夏季中国中北部和东北地区风速偏大, 其余地区风速无明显变化或略偏小; 冬季除了东北北部和西藏东南部外, 中国大部地区风速偏小。绝大部分地区超过50%模式一致地预估上述风速变化形式, 具有一定的可信度。  相似文献   

我国地面气温参考站点遴选的依据、原则和方法   总被引：17，自引：0，他引：17  

任国玉  张爱英  初子莹  周江兴  任玉玉  周雅清 《气象科技》2010,38(1):78-85

由于城市化和观测环境变化的影响,我国现有国家级气象台站网观测的地面气温资料许多已不能满足气候变化检测研究的要求。利用我国全部气象观测站网的台站信息,对地面气温资料序列质量进行了系统评价,遴选出可用于气温变化研究的参考站点。这项工作建立了地面气温参考站点遴选的原则、方法和步骤,并据此确定了138个地面气温参考站。这些台站可代表背景地面气温场,其长期气温观测资料可用作城市台站或国家级台站城市化增温评价的参考,也可直接用于我国地面气温变化的检测分析。  相似文献   

河北城市化和观测环境改变对地面风速观测资料序列的影响   总被引：14，自引：2，他引：12       下载免费PDF全文

刘学锋  江滢  任国玉  梁秀慧  张成伟 《高原气象》2009,28(2):433-439

选用河北省143个气象台站1975-2004年10 m高年平均风速资料,以及1990年和2000年人口普查资料,根据人口增长、台站迁移、仪器高度变化、台站微观环境变化等影响地面风速变化的台站历史信息,把所有气象台站分为4类,并分别对其进行比较分析.结果表明:河北省绝大多数台站风速变化呈减小趋势;城市化进程、台站观测环境等因素均在不同程度上对地面平均风速变化趋势产生了影响,其中台站所在城镇城市化程度是风速减小趋势不可忽略的原因,其影响程度约在1/4左右;台站观测环境因素中观测场附近微观环境变化对风速减小趋势具有重要影响,超过了区域背景风速减小趋势.台站观测环境因素对风速资料序列均一性的影响也不容忽视,至少有1/3的平均风速序列非均一性断点是由观测环境变化产生的.  相似文献   

单次极端高温过程中城市热岛效应的识别   总被引：5，自引：1，他引：4  

张雷  任国玉  任玉玉 《气候与环境研究》2015,20(2):167-176

利用高密度自动观测站逐时气温资料和NCEP再分析资料,按照客观的标准选择参考站,分析2010年7月2~6日北京一次极端高温过程中城市热岛强度(IUHI)对城区地面气温时空分布的影响。此次高温过程连续5日的日最高气温均超过35.0°C,为北京站1951年以来连续5日平均最高气温的最高值。大陆暖高压控制我国大部分地区,北京处于高压脊前,西北气流下沉增温,加之气流越山引起的焚风效应,是导致此次极端高温过程发生的环流背景。但受城市热岛效应影响,最高、最低和平均气温的空间分布均出现了以城区为中心的高值区,从城区中心向郊区平均IUHI逐渐减小,最低气温IUHI较大,四环线以内5日平均IUHI达到2.93°C,四、五环线之间1.87°C,五、六环线之间1.43°C;最高气温IUHI较小,但四环线以内,四、五环线之间和五、六环线之间5日平均IUHI仍分别达到1.45°C、0.96°C和0.72°C。在7月3~6日夜间,四环内IUHI极值均在3.00°C以上,特别是7月6日凌晨达到5.50°C;白天IUHI相对较小,其中2日早晨甚至还出现了负值。城区各地带IUHI日变化规律几乎同步,具有两个相对稳定阶段和两个快速变化阶段。稳定的强IUHI阶段从21:00(北京时间,下同)持续到次日05:00,稳定的弱IUHI阶段从08:00至18:00;05:00至08:00是IUHI快速衰减阶段,而18:00至21:00是IUHI快速上升阶段。因此,城市热岛效应对北京城区夏季单次极端高温过程的强度及其空间分布具有显著影响,在很大程度上加重了城区特别是中心城区的高温影响。  相似文献   

CCSM4.0模式及其驱动下RegCM4.4模式对中国夏季气候的回报分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

张冬峰  高学杰  马洁华 《气候与环境研究》2015,20(3):307-318

使用区域气候模式Reg CM4.4(Regional Climate Model version 4.4)单向嵌套CCSM4.0(Community Climate System Model version 4.0)气候系统模式输出结果,进行了2001~2010年逐年2月1日至9月1日共10年长度的季节尺度气候预测回报试验,针对平均气温和降水,分析了两个模式对中国地区夏季(6~8月)气候的回报能力。首先对气候态的分析表明,Reg CM4.4对气温和降水的回报/模拟效果均较CCSM4.0有所改进,特别是在提供更详细可靠的局地信息方面,其中降水回报与观测的空间相关系数,由CCSM4.0的0.39提高到Reg CM4.4的0.53,但同时Reg CM4.4对中国东部季风降水的回报表现出类似CCSM4.0北方偏多的偏差。对两个模式2001~2010年逐年气温和降水距平的回报能力,通过回报与观测空间和时间距平相关系数(ACCs和ACCt)、回报与观测空间和时间距平符号一致率(PCs和PCt)以及趋势异常综合评分(PS)进行了考察,结果表明两个模式的表现在整体分布上有一定相似的同时,Reg CM4.4能够提供更多的空间分布细节,并对降水的回报结果有一定的改善,如CCSM4.0和Reg CM4.4回报降水的ACCs多年平均分别为0.03和0.10,PS分别为70.4和71.4。同时给出了两个具体年份(2003年和2009年)的个例分析。  相似文献   

一次持续空气污染过程的气象条件分析   总被引：7，自引：1，他引：6  

朱敏  王体健  卢兆民 《气象科学》2008,28(6):673-677

2004年12月24-30日,淄博地区出现一次持续一周的强空气污染过程.本文分析了这次过程的主要污染物浓度变化特征和造成强污染的天气形势特点以及主要的气象变量分布特征.结果表明:高空维持稳定纬向环流、逆温层结持续存在、混合层厚度增加、低空风速小,导致污染物不能及时随大气扩散,污染物浓度增大.  相似文献   

Assessment of global meteorological,hydrological and agricultural drought under future warming based on CMIP6          下载免费PDF全文

Jianxin Zeng  Jiaxian Li  Xingjie Lu  Zhongwang Wei  Wei Shangguan  Shupeng Zhang  Yongjiu Dai  Shulei Zhang 《大气和海洋科学快报》2022,15(1):49-55

在全球变暖背景下,分析和预测干旱的变化趋势和传播规律对于区域生态环境安全和灾害管理具有重要意义.本文基于第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6),分析了SSP2-4.5和SSP5-8.5两种变暖情景下的气象(标准化降水指数SPI和标准化降水蒸发指数SPED,水文(标准化径流指数SRI)和农业(标准化土壤水分指数SSI)...  相似文献   

Density currents in the two-layer flow: an example of Dardanelles outflow     

《Oceanologica Acta》2003,26(3):243-253

Observations from hydrographic surveys are used to describe the density current flowing through the Dardanelles strait into the Marmara Sea. Aegean water plunges below the surface and flows into the Marmara Sea. This flow joins into the Marmara Sea as a negatively buoyant plume and sinks through the deeper parts. Seasonal variation in the incoming water density results in the observing mainly two different forms of the density current in this area. These two forms are boundary currents and intrusion. Boundary currents were observed as a dense bottom current during the winter when the inflowing water density attains to annual maxima and as an overflow during the autumn when the inflowing water density drops to annual minimum. Intrusion form of the density current was observed during the summer.  相似文献