夏季西藏4个站点大气向下长波辐射观测分析

对2011—2016年部分夏季时段分别在西藏那曲、拉萨、林芝和阿里观测的大气向下长波辐射(L_↓)进行分析,结果显示:L_↓具有明显的日变化,最大值出现在北京时间15:00前后,而最低值出现在凌晨至10:00,日平均值林芝最高(368 W·m^(-2)),其次是拉萨(319 W·m^(-2))、阿里(305 W·m^(-2))和那曲(299 W·m^(-2))。晴天L_↓Angstr(o|¨)m(1915)的经验公式最适合林芝,而Konzelmann(1994)的公式则适合那曲、拉萨和阿里;随着人工观测总云量的增加,L_↓增强趋势明显,满云(云量7～10成)情形4个站点云增强效应均从20 W·m^(-2)上升至50 W·m^(-2)以上,低云量对L_↓的增强效应明显高于总云量。云份额数(C_F)上升所对应天顶方向平均云底高度下降,但云增强效应上升。在晴天(C_F为-5%～5%、平均云底高度大于4 km)时,云增强效应仅为5 W·m^(-2)左右(林芝接近20 W·m^(-2)),但当C_F为90%以上(云底高度小于3.5 km)时,云增强效应则上升到60 W·m^(-2)(林芝接近50 W·m^(-2))。固定云底高度,C_F与L_↓云增强效应呈显著相关(r^2为0.91～0.97),远高于云底高度与L_↓云增强效应的相关(r^2为0.32～0.58)。

青海湖北岸大气向下长波辐射特征及云的影响

大气向下长波辐射对地表能量平衡、水循环等有重要影响。基于青海湖北岸2018年9月至2019年8月辐射观测资料,分析不同时间尺度的辐射通量变化特征,对比晴天条件下10个大气比辐射率参数化公式在该地区的适用性,在此基础上定量评估了云对大气向下长波辐射的影响。结果显示:青海湖北岸地区各辐射分量均呈现相似的“单峰型”日变化特征,辐射量白天较高、夜间较低;一年中,除向上短波辐射(主要受地表反照率影响)外,其余辐射分量均随气温而变化。晴天条件下大气比辐射率参数化Brutsaert公式在青海湖北岸地区的适用性最高。随着云份额数(C_(f))的增大,青海湖北岸大气向下长波辐射逐渐增强,在C_(f)<10%时,云增强效应低于10 W·m^(-2);当C_(f)>75%时,云增强效应超过60 W·m^(-2)。云天大气向下长波辐射观测值与晴天计算值的比值r随着C_(f)的增大而增大,两者存在极显著的二次函数关系,当C_(f)<10%时,r平均为1.04;当C_(f)>75%时,r>1.25,该统计关系能够较好地揭示青海湖北岸地区云对大气向下长波辐射的影响。

NASA/Goddard长波辐射方案在GRAPES_Meso模式中的应用研究

本文将NASA(National Aeronautics and Space Administration)/Goddard长波辐射方案引入到GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System Meso)模式中,对2006年4月中国地区进行了一个月的模拟试验,并与相应的NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料进行了对比分析。试验结果表明:在模拟区域内,使用GRAPES Meso模式进行24h、48 h预报得到的晴空大气顶向外长波辐射通量(the clear sky outgoing longwave radiation flux,OLRC)、地面接收到向下长波辐射通量(the clear sky downward longwave radiation flux at ground,GLWC)分布形势与NCEP再分析资料具有较好的对应关系;模式预报24 h、48 h OLRC和NCEP再分析资料月平均误差百分比控制在-10%^+10%以内,GLWC月平均误差百分比比OLRC略大,但总体上两者误差都在合理和可接受范围之内。OLRC和GLWC 24 h、48 h的预报和NCEP再分析资料的逐日距平相关系数及标准误差的对比显示,模式24 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.96、0.98,标准误差月平均值分别为24.54 W m^(-2)、27.23 W m^(-2);模式48 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.9521、0.9804,标准误差月平均值分别为22.43 W m^(-2)、27.64W m^(-2)。总体上,模式24 h、48 h预报OLRC和GLWC的距平相关系数都在0.93以上,标准误差都在31 W m^(-2)以内,且GLWC预报和NCEP再分析资料的相关性比OLRC略好,OLRC预报与NCEP再分析资料的的标准误差比GLWC略小。通过和RRTM长波辐射方案对比可知,两者的预报水平基本一致。本文研究结果表明,引入NASA/Goddard长波辐射方案后的GRAPES_Meso模式整体上能够较好地预报OLRC和GLWC,该辐射方案可以作为模式GRAPES_Meso的备选辐射方案之一。

临安与龙凤山辐射数据质量及初步结果比较

采用国际通用的辐射数据质量评估方法对2005—2011年浙江临安、黑龙江龙凤山两个区域大气本底站辐射观测资料进行质量评估与比较分析。结果表明:两站辐射数据通过物理可能限制检验与极端罕见限制检验的百分比均超过99.5%,但通过相关要素比较限制检验的百分比上,临安与龙凤山站分别降至97.9%与95.9%;双轴定位追踪太阳出现偏差是造成直接辐射与散射辐射数据精度降低的主要原因。CM21表的热偏移在-5W·m^(-2)以内,而其进行热偏移订正可以显著提高数据的通过率。对应同一太阳天顶角,临安站晴空总辐射与直接辐射均低于龙凤山站,散射辐射则相反,其原因是临安的大气透明系数较低,大气浑浊度较高。2006—2011年,临安站的大气向下长波辐射呈下降趋势,达到了0.01的显著性水平,且其多年平均值(363.7±59.3W·m^(-2))显著高于龙凤山站(274.9±77.6W·m^(-2));龙凤山站晴空太阳总辐射呈增加趋势,达到了0.1的显著性水平。