复杂地形区晴空太阳辐射模型构建与应用

以昆仑山提孜那甫河流域为研究区,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)提供的大气数据基于Iqbal Model C模型估算晴空大气透射率空间分布,并引入地形开阔度(SVF)和遥感地表反照率数据分别用于估算散射辐射地形阻挡以及反射辐射反照率系数空间分布,最后结合Kumar模型的直接辐射地形阻挡模拟过程,实现对Kumar模型的改进,改进后模型综合考虑了大气以及地形对太阳辐射的影响。利用改进后模型对研究区地表太阳辐射时空分布进行模拟和分析,基于地面气象站点观测数据对模拟结果进行验证。结果表明:模型估算值与站点观测值存在很好的一致性,相关系数R^(2)为0.96,平均绝对误差(MAE)为1.47 MJ/m^(2),平均绝对相对误差(MARE)为12.26%。春季、夏季以及秋季模型的模拟精度较高,冬季模型的模拟精度较低,可能的原因为冬季MODIS大气数据有所低估。

基于CloudSat-CALIPSO数据的黄土高原地区云特征分析

云是地气系统的重要组成部分,为深入分析黄土高原地区云特征,利用2007-2016年搭载首部云探测雷达云卫星(CloudSat)与云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation, CALIPSO)资料,选取黄土高原半湿润、半干旱、干旱和寒旱四个区域,对云的宏、微观物理特征进行了分析。结果表明:(1)黄土高原各区域云出现频率年均值达到了55%以上,其中,春、夏季云出现频率最高,秋冬两季相对较低;半湿润区云出现频率高于其他区域,但其他三个区域云出现频率最高的月份均早于半湿润区。(2)各区域中单层云出现频率最高,占到总云量的60%以上,多层云中主要是双层云,约占总云量的25%。云层高度在不同区域表现为春、夏季节大于秋、冬季节,半湿润区的云层高度在四季均大于其他区域。各区域云几何厚度季节变化不显著,均在1~4 km之间,主要以薄云为主,且78.13%的云几何厚度不超过2 km。(3)各区域的云液态水含量年均值均达到了220.5 mg·m^(-3),约为冰水含量年均值的6.5倍,主要分布在8.5 km以下的高度层。随着高度的减小,液态水含量逐渐增多,其中半湿润区云液态水含量大于其他区域。各区域全年冰水含量占比较小,主要分布在16.5 km以下的高度层。(4)液滴有效半径在各区域的值主要集中在12~16μm,在半干旱区的春季出现了最大值,约为24μm;冰粒子有效半径最大值出现在半湿润区的夏季。液滴数浓度在各区域的值集中在60~80 cm^(-3),均小于冰粒子数浓度平均值,其峰值出现在各区域的夏季,冰粒子数浓度的峰值出现在半湿润和半干旱区的春季。该研究结果有助于深入认识黄土高原云的特征,为区域气候模式对黄土高原地区云特征的模拟提供一定的参考依据。

地表太阳辐射短期预测方法研究进展

根据太阳辐射预测使用的数据及预测方法,将目前地表太阳辐射短期预测方法归纳总结为4类:基于地面观测数据预测方法、基于卫星遥感观测预测方法、基于地基云图观测预测方法以及基于数值天气预报模式预测方法。分别阐述4类地表太阳辐射短期预测方法的研究进展,并对不同方法适用性及其优缺点进行评价,最后对未来短期地表太阳辐射预测方法进行展望。