大气与地表的特性对太阳辐射收支影响的研究

本文应用Hense等的垂直不均匀大气的二流近似辐射模式,讨论了晴天条件下水汽、气溶胶和地表反射率与海拔高度等因子对地气系统的太阳辐射能量收支与加热率的影响。文中还利用高原地区高空温、压、湿的气候资料,计算了高原实际大气的太阳辐射收支和加热率,并与中纬度模式大气的计算结果进行了比较。本文模式计算得到的一些结果在利用卫星观测确定高原地区地气系统的辐射平衡的研究中将得到应用。     

青藏高原地区大气顶净辐射与地表净辐射的关系

地表净辐射为地气系统净辐射与大气层净辐射之差。对大气层净辐射作不同的假定，可将地表净辐射与大气顶辐射收支之间的关系表示成不同的形式。本文利用１９８２年８月—１９８３年７月青藏高原地区地面辐射收支观测资料及同期ＮＯＡＡ－７辐射收支资料，用统计方法讨论了大气顶净辐射与地表净辐射之间的相关性，建立了两者之间的回归方程，并在此基础上分析了青藏高原地区月平均地表净辐射的时空分布特征。     

黑河实验区的地表反射率与植被指数

本文利用1988年9月黑河地区地气相互作用观测实验研究预试验期NOAA-AVHRR资料讨论了从晴天行星反射率推算地表反射率的方法,分析了与水、热收支有密切关系的下垫面参数——地表反射率与植被指数的分布特征及它们之间的经验关系。     

东亚地区的大气辐射能的收支(一)——地球和大气的太阳辐射能收支

本文是讨论东亚地区大气辐射能收支研究工作的第一部分,讨论了以下三个问题: (1)本文利用文献[1]的水汽各吸收带的吸收光谱实验资料,求得了一个适合于手算的水汽对太阳辐射的总吸收能量公式(公式(6))。并把式(6)与Mugge—Moller公式进行了比较。 (2)利用公式(6),计算了东亚地区39个测站1,7月自地面到100毫巴各气层对太阳辐射的吸收能量,及其对大气的加温率。本文还进一步考虑了云的订正、大气对地面反射辐射的吸收,而求得了东亚地区对流层大气吸收能量的分布。 (3)利用1958—1960年中国地区的一些地面总辐射和反射率观测资料,以及本文计算的大气中各种吸牧能量,讨论了中国地区行星反射率的分布和地球大气系统中各种太阳辐射能的收支。     

干旱地区大气与地表特征对辐射加热场的影响

本文利用美国犹他大学气象系的辐射和云参数化模式，对ＨＥＩＦＥ期间张掖地区１９９１年春、夏、秋、冬四季资料进行了计算，讨论了晴天条件下的大气状况态地表反射率与地表比辐射率等因子对地气系统的太阳辐射收支以及短波加热率与长波冷却率分布的影响；揭示了不同季节的整层大气反射、透过与吸收特征，分析了大气中各主要吸收成分对加热率与冷却率的贡献，同时就辐射模式的垂直分辨率对加热率与冷却率的影响亦作了讨论。     

中国大陆地区行星反射率的基本特征

本文应用1982年8月－1983年7月逐日的NOAA辐射收支资料（分辨率为2．5°×2．5°），分析了中国大陆地区各种代表性地理区域（塔克拉玛干沙漠、青藏高原、华北平原和长江中下游）的行星反射率的基本特征、云天行星反射率的空间分布图。并利用1982年8月－1983年7月青藏高原的地面观测资料对那曲等4个站的地表反射率与睛天行星反射率进行了比较。     

成都东北部地区太阳辐射特征分析

该文利用2018年1月—12月成都东北部地区的太阳辐射观测资料,分析了辐射能量的收支状况和特征。结果表明:成都东北部地区各辐射分量(除净长波辐射)均是夏季最强,冬季最弱,最大值出现在8月。净长波辐射春季最强,秋季最弱,与空气相对湿度、气温日较差分别成负相关、正相关。净全辐射白天为正值,晚上为负值。成都东北部地区全年有10.7%的太阳短波辐射被地表反射,接收的太阳短波辐射有29.36%被地表以长波辐射的方式释放到大气,对地气系统能量收支的贡献为61.18%。     

喜马拉雅山地区地气间物质交换及其与南亚夏季风的联系

喜马拉雅山是青藏高原的重要组成部分,是大型山地的代表。该地区陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。该特殊局地环流系统所导致的地气交换过程可能不同于平坦地形和其他山区。喜马拉雅山毗邻南亚季风区,该地区的地气交换过程也可能受到南亚季风活动的影响。为正确认识喜马拉雅山地区的地气交换过程,利用2006年夏季喜马拉雅山北侧绒布河谷地区获得大气观测资料,结合同期的大气环流资料,对绒布河谷地区地气间的物质交换进行研究。结果表明:1)该地区的地气间物质交换以午后至次日凌晨强烈的向下输送为主;观测期间平均向下输送强度为7.9×106m3.s-1,相当于每天将整个封闭河谷内大气置换约38次;2)该地区地气间的物质输送与南亚夏季风存在密切关系,南亚夏季风活动弱(季风中断期)则物质交换量大(9.7×106m3.s-1),季风活动强(季风活跃期)则物质交换量小(6.6×106m3.s-1);3)南亚夏季风可能主要通过改变局地大气辐射状况进而影响该地区地气间的物质交换过程。     

利用AVHRR资料推算青藏高原地区地表反射率的方法

目前NOAA系列卫星提供的AVHRR资料有很高的空间分辨率(～1km),是用来推算地表反射率的理想资料。本文首先叙述了青藏高原地区地表反射率的地面观测的一些事实,然后讨论了利用AVHRR资料推算地表反射率的原理与方法,并应用这一方法计算和分析了青藏高原地区1983年7月13日与1984年8月22日的两次观测资料。分析结果表明,青藏高原地区由于下垫面的复杂性,地表反射率的空间变化十分强烈;从区域平均来看,以往对高原大部份地区地表反射率的估计一般偏高。     

微量物质对大气能量收支的影响

地球吸收的太阳辐射是驱动大气运动的初始能源。可以通过几种微量物质和通过海陆表面层来了解大气电磁场到温度场的能量转换。行星或地-气系统中最强烈的吸收发生在近地层。就全球平均而论,大气直接吸收的太阳辐射只占入射辐射的20％。大约51％的太阳辐射是经过地面后间接到达大气的。这部分能量再自然地被分成各种能量通量。水汽、臭氧、CO_2和气溶胶粒子是吸收最有效的微量物质。表1归纳了这些微量物质的一些特性资料。     

利用Nimbus-7行星反射率观测资料估算青藏高原地区的总辐射

本文利用1982年8月—1983年7月期间Nimbus-7行星反射率的月平均资料用“物理模式方法(Raschke and Preuss,1979)”估算了青藏高原及其邻近地区月平均地面总辐射的分布。得到的结果较好地反映了纬度、海拔与云量三个主要因子对总辐射分布的支配作用。根据高原及其邻近地区23个测站的资料,对总辐射的计算值与观测值进行了比较。统计分析表明,相关系数f=0.90,标准误差RMS=27w/m~2,平均绝对误差ABS=21w/m~2(相当于有效平均总辐射的11.7％)。文中还对误差来源和敏感性问题进行了讨论。     

Calculation of solar albedo and radiation equilibrium over the Qinghai-Xizang Plateau and analysis of their climatic features

1.IntroductionTopreciselyestimatethevaluesofalbedosatsurfaceandatmospherictop.surfacetotalradiationandearth--atmosphereoutgoinglongwaveradiationiscrucialtocalculatingradiationbalanceatsurfaceandatmospherictopandexploringoftheeffectoftheQXPatmosphericheatsourcesonatmosphericcirculations.Using1958--1960observationsofsurfacetotalradiation,albedoandsurfacemeteorologicalobservationsoverChina.ChenandGongetal.(1964.1965)investigated,throughanatmosphericradiationcalculationscheme.thedistributionchar…     

Satellite observation of surface albedo over the Qinghai-Xizang Plateau Region

A method has been developed to determine the surface albedo over the Qinghai-Xizang Plateau region from NOAA polar orbiter AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) data. The empirical rela-tionship between clear-sky planetary and surface albedos is established the basis of surface global radiation measurements and the specified ratio between atmospheric reflection and absoption of solar radiation. The method is applied to the Qinghai-Xizang region with several measurements during the period of Sep. to Nov., 1985. A comparison is presented between the estimated surface albedos and that of surface observation. The results show that the presented method is suitable to detecting the spatial and temporal variation of surface albedo and is relevant for climatologies studies. The possible error sources and improvements are discussed as well.     

青藏高原地区地-气系统的辐射平衡特征

本文利用1982年8月—1983年7月青藏高原热源野外考察期间的Nimbus7卫星观测资料,分析了高原及其邻近地区行星反照率、大气顶的射出长波辐射和地-气系统辐射平衡的区域分布及季节变化特征以及它们对天气气候的影响。同时配合同期的地面辐射观测资料,讨论了卫星资料与地面实测资料间的相互关系,为探索卫星资料的应用等作了尝试。     

THEORETICAL CALCULATION MODEL OF SHORTWAVE RADIATION FOR THE EARTH-ATMOSPHERE SYSTEM AND ITS TESTING RESULTS

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.     

Temporal and spatial variations of global solar radiation over the Qinghai–Tibetan Plateau during the past 40 years

Global solar radiation is of great significance to the balance of ground surface radiation, the energy exchange between the Earth’s surface and atmosphere, and the development of weather and climate systems in various regions. In this study, the monthly global radiation recorded at 23 stations over the Qinghai–Tibetan Plateau (QTP) was utilized to estimate global solar radiation (Q) from sunshine duration and to obtain improved fits to the variation coefficients of the monthly Angström–Prescott model (APM). The modeling results were evaluated by calculating the statistical errors, including mean bias error, mean absolute error, root mean square error, and mean relative error. We demonstrate that the monthly Q values can be predicted accurately by APM over the QTP. We also assess the variations of Q values at 116 meteorological stations by APM over the QTP during 1961–2000. The analysis shows that the annual mean sunshine duration amounted to more than 3,000 h over the whole plateau, implying promising prospects for economic applications of solar energy. During the past 40 years, the mean global solar radiation has been relatively high in the western QTP, extending northward to the Inner Mongolian Plateau. Although its decadal variations in the QTP and surrounding regions were inconsistent, the anomaly values of global solar radiation were generally positive during the 1960s and 1970s, indicating that the QTP’s global solar radiation has increased during those periods. The anomaly values were negative during the 1980s and 1990s, showing that the plateau’s global solar radiation has decreased during those periods. Global solar radiation over the QTP is negatively proportional to latitude but positively proportional to altitude and relative sunshine duration. Three factors, the sunshine duration, latitude, and altitude, exert great influence on global surface radiation, of which sunshine duration is most significant. A high-variation-coefficient zone of global solar radiation occurred in the western part of the QTP but, on average, the variation coefficient of the plateau’s global solar radiation was only 0.031, suggesting that the variation in global radiation was relatively stable over the whole QTP.     

青藏高原地表反照率计算研究

根据改进的甚高分辨率扫描辐射仪（ＡＶＨＲＲ）５个观测波段的光谱特征，经多次试验，设计了一组从卫星观测的地－气系统的辐射测值中提取晴空资料的多通道门槛值判识法和提取月平均反照率的合成法；并对１９９２年ＮＯＡＡ－１２卫星获取的ＡＶＨＲＲ资料进行计算处理，分析提取晴空数据，在此基础上按卫星轨道覆盖周期合成计算得到的晴空行星反照率和地表反照率，并且计算了逐月的地表反照率。对计算结果做了初步分析和认真比较。