大气长波辐射R-S5波段模式计算误差及其订正

在研究夜间边界层等问题的数值模式中,采用R-S5波段模式计算大气长波辐射时,如仅积分到边界层模式顶会使向下辐射和净辐射产生误差,且导致模式顶下的虚假强辐射降温。本文讨论了这种误差的来源,并提出了一种简单有效的订正方法。     

沙尘气溶胶对西北地区植被遥感的影响分析

选取扬沙—浮尘天气发生中、后的对地观测卫星EOS-MODIS数据,利用6S辐射传输模式对该卫星资料进行大气订正,分析了沙尘气溶胶对沙尘多发区的西北地区植被指数(VI)遥感的影响。结果表明,与晴空天气得到的反射率相比,沙尘使红光通道反射率ρ1、近红外通道反射率ρ2和蓝光通道反射率ρ3均增加,归一化植被指数NDVI有不同程度的降低,降低最大值为0.246。抗大气植被指数ARVI也有所降低,降低最大值为0.231。应用晴空天气条件下的资料,建立了西北干旱区ARVI与NDVI之间的线性关系,并证明了在沙尘天气条件下,利用ARVI计算NDVI的方法,所得的结果较好。     

对NOAA／AVHRR通道反照率和植被指数的大气影响订正试验

在利用大气窗区进行遥感时,大气成分对辐射的吸收和散射作用造成辐射消弱,从而影响气象卫星（AVHRR）两个通道（可见光和近红外）反演地表反照率值及其差和比的植被指数值。在选取实测卫星资料对其作预处理并考虑仪器定标衰减作用后,利用LOWTRAN－7大气辐射传输模式对卫星资料进行大气订正的探讨,指出气溶胶、水汽等大气参数是订正计算中的敏感因子。       

大气订正对MODIS植被参数的影响研究

在"全球能量和水循环实验(GEWEX)亚洲季风青藏高原实验(GAME/Tibet)"实验区采用6S辐射传输模式,对MODIS的前三个波段进行了大气订正,得到订正后的植被参数。NDVI在订正后增大,而EVI在订正后减小,且在季风来临时的7月变化最大,而且EVI经订正后的变化大于NDVI。将订正后的结果与MODIS的植被参数产品进行比较,发现由MODIS植被参数产品得到的结果普遍大于订正后的结果,在季风中的7月和季风后的9月表现的相对明显,且EVI的差别大于NDVI。     

青藏高原模式大气(暂用)

本文根据青藏高原地区高空温、压、湿的气候资料并参考中纬度与热带模式大气初步建立了青藏高原不同季节的模式大气,以供该地区辐射传输研究的需要。     

辐射传输模式中地表参数对大气长波辐射的影响

本文利用Liou-Ou一维宽带辐射传输模式，对地表热力参数取值部分作了改进，使用模式大气和青藏高原实测资料对下垫面温度与地表空气温度两者不能合二为一的问题进行了分析，同时还讨论了下垫面温度的日变化对大气长波辐射通量日变化的影响及地表比辐射率的变化对大气长波辐射通量计算结果的修正作用。     

S2S模式对四川汛期候尺度降水预测技巧评估和误差订正

针对四川汛期候降水距平百分率（PAP）,采用距平相关系数（ACC）、时间相关系数（TCC）、符号一致率（SCR）和趋势异常综合评分（PS）4种预测评分方法对S2S计划中10个模式的预测技巧进行检验评估,并在误差分析的基础上提出“正负概率异常订正”方案对各模式候降水距平百分率预测结果进行订正。结果表明,随着预测时效延长,多数模式的预测技巧快速降低,模式间预测技巧的差距缩小。至第10天左右,各模式进入低技巧时段,预测技巧随时效变化的幅度减小,各模式仅对降水趋势异常有一定预测能力,其中BoM模式明显高于其他模式。除BoM模式外的其他模式对降水年际变化幅度都存在低估,降水距平百分率异常偏差为?33%—?18%,不随预测时效发生太大变化,但空间分布不均。经过误差订正各模式的距平相关系数和符号一致率有所提高,趋势异常综合评分有效提高,并且对次季节尺度的订正效果优于天气尺度。订正后,各模式在次季节尺度的平均趋势异常综合评分均高于76.8, 66.7%的模式评分为79.2—80.2,超过业务评分标准（72.0）近8分。订正效果在4 a独立样本检验中也得到验证。      

卫星对地观测中大气与地表辐射贡献的参数化

卫星对地观测定量遥感地表与大气特性是当前地球科学与应用研究的关键手段之一。在定量遥感中区分大气和地表在地-气系统对空间散射辐射中各自的贡献与作用是关键的一步。这一问题的核心是基于辐射传输方程的数值计算建立起适合应用于遥感反演中分离大气与地表贡献的参数化表达式。本文对特定的气溶胶气候类型和可见/近红外波段建立起定量的表达形式,并对表达式的物理含义和拟合精度进行了分析。最后讨论了其应用的可行性和进一步的工作。     

基于RegCM4模式的中国区域日尺度降水模拟误差订正

气候模式模拟得到的各气候变量与观测相比,总会存在一定的偏差,所得到的气候变化预估结果难以在影响评估模型中直接应用。本文尝试对一个区域气候模式（RegCM4.4）所模拟的中国区域逐日降水,基于概率分布（分位数映射）方法进行统计误差订正。在订正过程中,以模拟时段1991~2010年中的前半段（1991~2000年）作为参照时段,建立传递函数,对后一时段（2001~2010年）进行订正并检验其效果。首先对使用参数和非参数所建立的6种不同传递函数方法进行对比,发现6种方法均可明显减少降水模拟的误差,其中利用非参数转换建立传递函数的RQUANT方法效果更好。随后进一步分析了采用该方法对模式模拟降水所做订正的效果,结果表明,该方法可以明显改善对平均降水,以及降水年际变率和极端事件的模拟结果。     

使用6S模型由GMS5卫星资料反演陆地大气气溶胶光学厚度

采用每日08、11、14、17时（北京时）地面气象观测资料、卫星资料，应用6s辐射传输模型（second simulation of satellite signal in the solar spectrum）建立一幅晴空条件下4个时次的大气辐射参数背景底图。利用辐射传输理论，在辐射参数（背景底图上）与大气气溶胶光学厚度（aerosol optical depth，AOD；任意一天与背景底图同时次）之间建立了闭合一元非线性方程，求解方程得到晴空条件下陆地大气气溶胶光学厚度。选用一月内的GMS5-VISSR可见光通道资料，按上述方法得到选定时间段内的每日08、11、14和17时北京气象观测站位置处的550nm晴空大气气溶胶光学厚度。反演得到的晴空AOD值可以反映1个月内气溶胶光学厚度的日变化规律。另外，在中国大陆范围内划定反演试验区域，选择试验区域内的气象站所在位置为反演点，制作底图，并求算2002年5月1-17日、7月13日-8月14日站点位置的AOD。由站点值插值到整个反演试验区域内，所得结果反映出任意时次反演试验区内的气溶胶空间分布情况。     

利用MODIS资料遥感水体上空气溶胶粒子尺度的数值试验

利用卫星探测辐射的光谱依赖性来反演大气气溶胶粒子尺度分布,首先要建立反演算法并检验其可行性。本文参照文献[1]对暗的海洋上空MODIS资料的处理方法,针对大陆水库上空卫星探测MODIS辐射信号,利用6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)辐射模式建立一个查算表(Look-up table:LUT)来反演大气气溶胶粒子尺度分布;然后通过数值试验对所建立的查算表进行检验,讨论其方法的可行性。数值试验结果表明,查算表对大陆性气溶胶尺度分布有反演能力,但拟合误差sεl值随着气溶胶光学厚度的增加而增加。     

通用陆面模式CLM在东亚不同典型下垫面的验证试验

利用野外观测资料,考察了通用陆面过程模式(CLM)对东亚地区3种典型下垫面(高原稀疏植被下垫面、森林、水田)的模拟能力.验证结果表明,在高原稀疏植被下垫面,CLM模拟的地表气温跟实测较为接近,同时CLM还可以较好地模拟出土壤温度随时间和深度的变化特征,但模式模拟的地面温度的幅值跟观测相比显著偏小;对于能量通量而言,除感热通量外,CLM所模拟出的其它能量通量的变化均与观测实况比较一致.对于淮河流域的森林下垫面,CLM所模拟出陆气间的各能量通量均与实测较为接近,尤以夏季(8月份)的模拟性能最好.对于水田下垫面,CLM模式较好地模拟出了各能量通量的主要变化特征及其季节差异,如水田的净辐射以及潜热通量夏季最大,而感热通量则是秋季最大等.