辐射传输方程的一个改进算法

本文研究了散射相函数的有限项的勒让德展开对于求解辐射传输方程的误差效应,提出了一个改进算法.理论分析和数值试验的结果都表明,多次散射分量和辐射通量远比一次散射分量对相函数的展开误差不敏感.只要用正确的相函数修正一次散射分量、就能在较少项的相函数勒让德展开下得到精确的辐射强度解,从而大大提高了计算速度,对于小于1的光学厚度,计算时间可减少五分之四.     

大气气溶胶折射率虚部的宽谱反演方法 II.对比实验与应用研究

通过对比观测实验,分析了宽谱方法与总辐射-直射比方法对大气气溶胶折射率虚部的反演结果。对比结果表明:两种方法对虚部的反演结果分别为0.012±0.003和0.011±0.004。另外,本文直接利用气象台站的辐射观测资料计算了北京1992年的大气气溶胶折射率虚部,并分析了北京地区气溶胶的局地辐射气候效应,发现北京气溶胶的辐射气候效应在冬季是倾向于加热的,而其他季节则倾向于冷却。     

宽带太阳漫射辐射法反演辐射加权平均的气溶胶一次散射反照率研究

引入了一个辐射加权平均的宽带气溶胶一次散射反照率(SSA)的定义,提出了一个从宽带的漫射信息反演该SSA的方法.数值模拟结果表明,在Junge气溶胶谱分布情形下,对气溶胶光学厚度、(A)ngstr(o)m 指数与气溶胶虚部的通常变化范围,应用该SSA所计算的2160组宽带太阳辐射反射率、漫射透过率、总透过率和吸收率的相对标准误差都在1.107%以内; 绝对标准差在0.00287以内.对非Junge的大陆性和都市工业污染气溶胶模式(由水溶性、沙尘和碳粒子组成),在72组反射率、漫射透过率、总透过率和吸收率计算中,相对标准差都在2.047%以内,绝对标准差在0.0075以内.在Junge气溶胶假设下,作者提出了一个综合应用宽带太阳直射和漫射信息同时反演气溶胶光学厚度与辐射加权平均SSA的方法,并通过模拟反演分析了SSA反演的3个主要误差因子.从反演结果可以看出:(1)如果(A)ngstr(o)m指数误差在±0.2以内,对0.55 μm气溶胶光学厚度大于0.312大陆性气溶胶,SSA误差在±0.0418以内;(2)波长无关的宽带地表反照率适用于SSA反演;(3)气溶胶光学厚度越大,辐射资料误差所引起的SSA解误差越小.当辐射误差在±2%以内以及0.55 μm气溶胶光学厚度大于0.312时,SSA解的误差在±0.0149以内; 辐射误差在±4%以内时,SSA解的误差在±0.0317以内.     

北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估

基于地面太阳短波总辐射对气溶胶光学特性和地表反照率的敏感性, 该文提出了一个评估我国气象台站总辐射资料准确度的方法。该方法选用气溶胶光学厚度和太阳天顶角较小情形下的晴天辐射资料, 从太阳直射辐射反演气溶胶光学厚度, 用于计算宽带透过率, 再从该透过率和总辐射资料反演太阳常数E0, P, 并采用E0, P对世界辐射基准 (WRR) 的偏差表示总辐射资料的不确定性。模拟结果表明:气溶胶折射率虚部和大气柱水汽含量的输入误差是两个主要的评估不确定因子。用于准确度评估的资料越多, 越有利于平滑气溶胶、水汽含量等输入参数随机误差的效应, 评估结果越合理。应用这一方法, 该文评估了2000— 2004年我国沈阳、额济纳旗、北京、乌鲁木齐、格尔木、上海和广州7个气象台站总辐射资料的准确度。7个站共有1161个太阳常数反演值, 都满足太阳天顶角余弦 (μ0) 大于0.7的条件。这些E0, P值对WRR的最大偏差为7.33%, 97.78%的E0, P值对WRR的偏差小于5%, 总平均E0, P值对WRR偏差只有-1.15 %。依据这些结果, 当μ0≥0.7时, 这些台站的晴天总辐射资料的不确定度估计为5%。     

火山气溶胶对北京地区臭氧总量变化趋势的影响

分析了1979～1995年北京地区臭氧总量的变化趋势、1980～1994年整层气溶胶光学厚度和1981～1985、1990～1994年平流层气溶胶光学厚度。分析依据的数据资料来自Dobson仪器所观测的臭氧总量资料和太阳辐射表提供的气溶胶光学厚度资料。结果表明,1979～1995年期间北京地区臭氧总量年变化率为-0.269%,1982～1985、1991～1994年间臭氧总量年变化率分别高达-0.954%和-1.439%。这说明厄尔奇琼火山和皮纳图博火山爆发对臭氧总量减少可能起到重要作用。     

从宽带太阳直接辐射小时或日曝辐量反演气溶胶光学厚度研究

从宽带的太阳直接辐射1天或1小时累计量(曝辐量)气象观测资料反演气溶胶光学厚度的一个有效方法是很有用的.作者把太阳曝辐量与"等效"的瞬时太阳直接辐射关联起来,建立了一个与曝辐量"等效"的瞬时太阳直接辐射的模式;应用该模式和一个"等效"波长模式,发展了一个从太阳直接曝辐量反演气溶胶光学厚度的方法.作者还从试验上比较分析了由某时刻的宽带太阳直接辐射、每小时或1天的太阳直接辐射曝辐量反演得到的气溶胶光学厚度以及由太阳光度计探测的气溶胶光学厚度.试验结果表明,由日太阳直接辐射曝辐量反演得到的气溶胶光学厚度可理解为辐射加权的日平均光学厚度.     

中国10个地方大气气溶胶1980～1994年间变化特征研究

作者发展了一个从地面上太阳短波直射辐射和能见度信息综合确定大气柱气溶胶总光学厚度和平流层气溶胶光学厚度的方法，并应用这个方法从气象台站观测资料反演得到北京、昆明、喀什、上海、广州、郑州、沈阳、武汉、格尔木和乌鲁木齐等10个地方从1980到1994年间晴天气溶胶光学厚度资料，分析了这些地方气溶胶光学厚度月变化和年变化特征，并侧重分析了1982年墨西哥厄尔奇琼火山和1991年菲律宾皮纳图博火山爆发对气溶胶光学厚度的影响。     

近10年中国16个台站大气气溶胶光学厚度的变化特征分析

应用宽带消光法从1993～2002年中国16个辐射观测站小时累积太阳直接辐射资料,反演了逐时气溶胶光学厚度值,并统计日、月、年的平均值,用作气溶胶光学厚度变化特征分析.结果表明,16个辐射站总的年平均气溶胶光学厚度在0.32～0.36之间变化,沈阳和郑州两站的气溶胶光学厚度有明显增加的趋势,而哈尔滨、兰州、广州、北京等站气溶胶光学厚度则有明显减弱的趋势.就季节变化而言,一般气溶胶光学厚度最大值出现在春季.月平均气溶胶光学厚度与月平均能见度有较好的负相关关系.     

SIMULTANEOUS DETERMINATION OF AEROSOL SIZE DISTRIBUTION AND REFRACTIVE INDEX AND SURFACE ALBEDO FROM RADIANCE- PART III: PARAMETRIZATION AND APPLICATION

Based on the radiative transfer calculation results, three approximate expressions of the sky radiance in almucantar and its increment caused by surface albedo are presented. They are simple, but accurate enough. The dependence of the fitted aerosol scattering phase functions on refractive index is also studied, and its reasonable form is given. For Junge size distribution, the approximate equations of the phase functions with some special scattering angles are obtained. These approximate equations significantly simplify the retrieval algorithm of simultaneous determination of aerosol size distribution and its refractive index and surface albedo. This method can be realized with a microcomputer, and has been used to process and analyse the experimental data measured in Hefei of Anhui Province.     

Theoretical Analysis of Retrieving Atmospheric Columnar Mie Optical Depth from Downward Total Solar Radiative Flux

In this paper, the principle to determine the atmospheric columnar Mie optical depth from downward total solar radiative flux is theoretically studied, and the effect on Mie optical depth solution of the errors in surface albedo, sin-gle scattering albedo, asymmetrical factor of scattering phase function, instrumental constant and the approximate expression of diffusion flux is analy/ed, and then a method for determining surface albedo in shorter wavelength range is presented.