ISCCP辐射产品上行长波辐射在极地地区的精度验证

辐射产品是获取上行长波辐射数据的重要来源,而辐射产品的精度高低直接决定了辐射产品的利用价值,因此,在每种辐射产品利用之前都需要对其精度的高低进行验证评估。本文的主要目的就是验证现有的ISCCP-FD辐射产品(2007年的产品)在全天候当中的上行长波辐射部分在极地区域内的精度,而地面参考数据利用基准地面辐射观测网络极地地区内的观测站数据。通过验证得出,在极地区域内,ISCCP-FD辐射产品中的上行长波辐射部分的精度较低,造成其精度较低的主要因素包括极地地区的特殊性、辐射产品的空间分辨率较低等原因。

常用遥感上行长波辐射产品在两极的精度研究

针对GEWEX-SRB(Global Energy and Water Exchanges Project-Surface Radiation Budget)、ISCCP-FD(International Satellite Cloud Climatology Project-Flux Data)和CERES-SYN(Clouds and the Earth′s Radiant Energy System-Synoptic Radiative Fluxes and Clouds)中上行长波辐射数据在极地地区的精度问题展开研究。实验利用极地地区的BSRN(Baseline Surface Radiation Network)和CEOP(Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project)两种地面观测数据作为参考数据,并采用降尺度方法对地面数据进行处理,最后对辐射产品进行精度评估。研究结果显示,在极地地区,3种常用上行长波辐射数据总体精度较低,方均根误差(RMSE)和平均绝对偏差(MAE)的绝对值基本在15 W·m^(-2)以上,GEWEX-SRB、ISCCP-FD和CERES-SYN上行长波辐射产品的RMSE均值分别为23.70 W·m^(-2)(8.69%)、25.14 W·m^(-2)(9.62%)、22.98 W·m^(-2)(8.80%),MAE均值分别为18.53 W·m^(-2)(6.96%)、20.09 W·m^(-2)(7.70%)、17.73 W·m^(-2)(6.79%)。通过精度分析得出,影响上行长波辐射产品精度的因素包括空间异质性、输入参数误差、云的影响以及辐射产品的空间分辨率较低等。

从Himawari08卫星估算晴空地表长波辐射及其日变化特征初探

通过446183条全球晴空大气廓线的红外辐射传输模拟和统计回归,建立了由Himawari08成像仪通道遥测数据估算晴空地表上行、下行长波辐射通量的反演模式,模式应用于成像仪观测资料,处理出晴空地表上行、下行长波辐射通量实时产品,2016年2~6月的产品精度验证试验结果为:与相同时刻的AQUA卫星CERES仪器同类产品相比,地表上行通量均方根误差Re=7.9 W/m^2,相关系数R=0.9399,地表下行通量Re=14.5 W/m^2,R=0.9586;与由中国地面气象站地面气温和相对湿度观测经Brunt、Brutsaert经验公式计算的实时地表下行长波辐射通量相比,Re=15.34 W/m^2,R=0.8786;与用陆表温度计算的地表上行长波辐射通量相比,Re=12.6 W/m^2,R=0.9977。研究了2016年2、6月的晴空地表长波辐射产品,发现陆地晴空上、下行通量有着与太阳加热地表增温相应的明显日变化特征,峰值出现在12:00(当地时间,下同)至14:00,低谷出现在04:00至07:00,下行通量与上行通量几乎同步变化或约有延时,陆地上2个通量归一化的日变化指数类似一个半正弦曲线,而海面长波辐射通量则没有明显的日变化规律。

从FY-4A卫星遥感数据和GFS资料估算全天空状况下的地表长波辐射通量

本文介绍一种利用FY-4A成像仪遥感数据和全球预报系统(GFS)资料估算全天空地表长波辐射通量的反演方法。该方法通过辐射传输模拟和统计回归计算建立云天地表下行长波辐射通量的反演模式,并基于GFS资料处理云覆盖地区的地表上、下行长波辐射通量。这种全天空状况下两种通量的反演结合了FY-4A晴空地表长波辐射业务产品和本文反演模式处理的云天地表上、下行长波辐射通量。2018年9月1日的处理结果与Aqua/CERES同类产品相对比,精度为:RMSE=20.52 W·m^-2,R=0.9481,Bias=3.3 W·m^-2(夜间地表下行辐射通量对比);RMSE=25.58 W·m^-2,R=0.9096,Bias=5.4 W·m^-2(白天地表下行辐射通量对比);RMSE=10.97 W·m^-2,R=0.9762,Bias=-3.3 W·m^-2(夜间地表上行辐射通量对比);RMSE=19.97 W·m^-2,R=0.9283,Bias=5.0 W·m^-2(白天地表上行辐射通量对比)。这些结果表明本文发展的方法能够反演出精度较好的云天上下行长波辐射通量资料,为今后利用FY-4后续星处理生成全天空状况下的地表长波辐射通量产品奠定了理论基础。

均匀植被方向性亮温与半球热辐射关系研究

陆地表面上行长波辐射(UPLW)是全球变化研究中关键因子之一,提高其计算精度将有助于在气象和气候研究中得到可以接受的能量计算误差。为此,利用均匀植被热红模型THERM5A,首先模拟出各个方向的亮度温度,然后对方向性亮温进行半球积分,从而得到上行长波的热辐射值。通过与各个方向的热辐射值比较发现,LAI从0.5变化到3.0时,半球平均热辐射的最佳替代角度在55°至47°之间变换。