中国地球系统模式对全球地表入射短波辐射和大气逆辐射的模拟效果评估

以云和地球辐射能量系统(CERES)数据集为准,量化了中国地球系统模式对地表入射短波辐射和大气逆辐射时空变化的模拟性能,明确了多模式间模拟结果存在不确定性的区域。结果表明:中国模式均能模拟出北半球地表入射短波辐射和大气逆辐射“夏高冬低”的季节变化特征。陆地上,中国模式对两个辐射分量月均值的模拟结果与CERES相当,在海洋上低于CERES结果。中国模式能模拟出地表入射短波辐射下降、大气逆辐射上升的年际变化趋势。对于2001—2014年均值,中国模式模拟的地表入射短波辐射在海洋和陆地上较CERES分别偏低3.3和3.0 W·m^(-2),模拟的大气逆辐射在海洋上与CERES结果相当,在陆地上较CERES低1.3 W·m^(-2)。除南北纬30°附近之外,中国模式在其他纬度均低估地表入射短波辐射,以热带和北极最为明显。模式对大气逆辐射的模拟偏差呈纬向波动特征,模拟误差大值出现在高大山脉处。中国模式模拟地表入射短波辐射不确定性极大的区域分布在热带雨林和南极洲沿海,模拟大气逆辐射不确定性极大的区域分布在格林兰岛、青藏高原、安第斯山脉和南极洲沿海。

大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响研究

根据SKYNET合肥站三年期间无云晴天4～50μm波段地表向上长波辐射R_(1u)和大气逆辐射R_(1d)的观测资料,定量分析了大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响。结果表明:大气逆辐射对地表温度日平均值的影响程度在夏季最大、秋季次之、冬季最小,当地表比辐射率ε=0.98时,地表视温度与地表温度日平均差值全年在0.96～1.41 K之间,7、8月份在1.3 K以上;任何季节,大气逆辐射对地表温度日分布的影响幅值均在夜间大、白天小、中午前后最小,冬季影响最为显著,地表视温度与地表温度的差值T_*—T_s均具有"V"型日分布特征;长波辐射比R_(1d)/R_(1u)越大,大气逆辐射对地表温度的影响程度越大,得出了T_*-T_s与长波辐射比以及地表比辐射率之间的定量统计关系。

干旱地区不同下垫面的辐射收支

利用2000年6月2001年5月在干旱地区敦煌和高原北部的五道梁所获取的太阳辐射观测资料,分析研究了干旱地区不同下垫面的加辐射收支特点。结果表明:虽然两地地理位置和海拔高度不同,但由于两地下垫面条件的差异,使得太阳短波辐射特别是地表吸收辐射在夏季大致相近,冬季则是敦煌小于五道梁;长波辐射(地面向上长波辐射和大气逆辐射)郭煌明显大于五道梁;地表净辐射夏季五道梁比敦煌为大,冬季则两地相近。

青藏高原的长波辐射特征

利用在藏北高原五道梁所取得的１９９３年９月—１９９４年８月地面向上长波辐射、大气逆辐射观测资料，结合１９８２年８月—１９８３年７月青藏高原热源考察期间在４个测点所取得的长波辐射观测资料和１９７９年５—８月青藏高原气象科学实验期间的辐射观测资料以及ＨＥＩＦＥ辐射观测资料，分析研究了高原地区地面向上长波辐射、大气逆辐射和地面有效辐射的特征。结果表明：高原地区由于大气逆辐射较小，造成地面有效辐射比平原地区大；高原西部地面有效辐射的年变化为夏季大冬季小，东部为冬季大夏季小，而北部则是春、秋季大，冬、夏季小；

1997/1998年青藏高原西部地区辐射平衡各分量变化特征

利用中日亚洲季风机制研究计划1997年9月～1998年10月在青藏高原西部改则和狮泉河2个站点自动气象站辐射平衡的观测资料,分析了高原西部2个地区辐射平衡各分量在不同季节的季节平均日变化和年变化特征,并且还与1979年5～8月第一次青藏高原气象科学实验的辐射观测资料和1982,1983年青藏高原辐射平衡观测实验的结果进行了比较分析.结果发现:高原西部辐射平衡各分量的变化不仅有季节之间和年际的差异,高原西部的不同地区之间的变化也有较大的差异:(1)总辐射在春夏两季相差很小,改则春季(3～5月平均)日变化的极大值甚至比夏季(6～8月平均)还大;(2)地表反照率的年际变化及两地之间的差异均可能较大;(3)大气逆辐射日变化、年变化特征与其他辐射分量明显不同,其日变化、年变化的位相均晚于其他分量;(4)两地之间地面辐射平衡的年变化似乎有一个位相差,改则的月平均最大值和最小值均较狮泉河晚了约1个月,因此从冬季到夏季的大部分时间里,改则的地面辐射平衡是小于狮泉河的,而在从夏季到冬季的大部分时间里,改则是大于狮泉河的.

海南岛橡胶林辐射通量特征

热带橡胶人工林作为我国热带地区最重要的生态系统,在森林辐射研究中扮演着重要角色。随着橡胶林在我国热带地区大面积地种植,对其生态效应的质疑也在增加,有必要对其辐射通量进行研究。基于海南岛橡胶林2010年1a的辐射观测数据,分析了其时序变化和分配等规律。结果表明:研究区橡胶林的太阳总辐射(DR)、反射辐射(UR)和净辐射(NR)通量日变化呈典型的单峰曲线,大气逆辐射(DLR)、森林长波辐射(ULR)、长波有效辐射(Ln)呈波浪形;各辐射总量除Ln外,均为雨季大于旱季;海南岛橡胶林DR年总量为5356.99MJ/m2,NR、UR和Ln占其比例分别为67%、15%和18%;NR通量分配率日变化呈倒"U"型曲线,Ln和UR通量分配率则呈"U"型曲线。另外,文章还研究了各辐射通量间的关系。2010年全年反射率均值为14.18%,全年DLR与ULR之比为92.89%,净辐射NR与太阳总辐射DR关系最为密切。

科尔沁沙地流动沙丘与玉米地辐射特性比较分析

利用2001年夏季内蒙古科尔沁沙地地区大气边界层实验观测资料,对比分析了流动沙丘和临近流动沙丘的玉米地两种典型下垫面的辐射通量特征。结果表明流动沙丘和玉米地地区的总辐射与大气逆辐射相近,差异不足2%。净辐射、地表反照率、有效辐射存在较大差异,流动沙丘的净辐射明显小于玉米地,其中反照率差异的贡献约为60%,长波辐射差异的贡献约为40%。流动沙丘的反照率、有效辐射明显大于玉米地,反照率高出中国西北HEIFE实验沙漠地区约10%,有效辐射则小于沙漠地区。

两种高寒植被长波辐射的气候学特征及比较

地球边界层热量来源是地表吸收太阳短波辐射后再以长波辐射形式加热的结果,而边界层生物活动与近地表热量息息相关,讨论长波辐射的变化特征对生态系统的物质流动及能量交换具有重要意义。以2003年对高寒矮嵩草草甸、金露梅灌丛两种植被类型观测的资料,比较分析了两种植被类型地面长波辐射(ULR)、大气逆辐射(DLR)以及地面有效长波辐射(ELR)的变化特征。结果表明,高寒矮嵩草草甸、金露梅灌丛ULR、DLR以及ELR均具有明显的日、月变化。其中矮嵩草草甸、金露梅灌丛的ULR月平均日变化在北京时间14∶00最高,凌晨最低;DLR在16∶00-18∶00最高,凌晨最低;ELR在8∶00最低,14∶00最高。月变化中,两种植被类型区ULR、DLR的最低值出现在1-2月,较高值出现在7-9月,而ELR变化趋势比较复杂。总体而言,金露梅灌丛的DLR、ULR变化值明显比矮嵩草草甸的高。

青藏高原夏季地面有效辐射随高度的变化

根据1979年5—8月青藏高原热源观测资料,作者分析了高原上长波辐射随海拔高度的变化特点。地面辐射随海拔的的变化很缓慢,大气逆辐射随高度增高而很快减小,地面有效辐射在观测高度范围内(500米以下)则随着测点增高而增大。因此,如果将平原地区观测资料配合的计算有效辐射公式用于高原,其值将系统性偏低。为了表示平原与高原不同高度有效辐射的差别情况,作者根据观测资料求得了地面有效辐射与海拔高度的关系式。

青藏高原地表长波辐射交换的气候研究

本文在讨论并验证大气逆辐射和地表有效辐射计算方法的基础上,计算并分析了两者在青藏高原及其周围地区的气候特征。结果表明,大气逆辐射和有效辐射的分布形势与高原地形有很大的一致性,高原主体分别为大气逆辐射的低中心和有效辐射的高中心。季节变化对大气逆辐射分布形势影响不大,而对有效辐射分布的影响较大,可造成高值中心的位移。最后,文中还就大气逆辐射和有效辐射的年变化问题作了讨论。

基于CERES卫星资料的青藏高原有效辐射变化规律

有效辐射作为地表辐射平衡的重要组成部分,其对大气的加热对辐射平衡,能量平衡以及周边大气环流起着重要的作用。基于2000-2014年的Aqua/CERES卫星产品地表长波辐射及其他相关参数,研究了青藏高原(下称高原)地区全天气和晴天两个不同条件下地表有效辐射的时空分布及其成因。结果表明:在高原地区有效辐射呈现出西部地区较大,东南部较小的空间分布。由于高原有效辐射的变化存在区域性的不同,应用经验正交分解方法将高原分为高原西部边缘(Ⅰ区)、中西部腹地(Ⅱ区)、东北(Ⅲ区)和东南(Ⅳ区)4个气候区。有效辐射与地表向上长波辐射的增加(减弱)趋势基本一致,而大气逆辐射的改变对有效辐射的影响在不同气候分区的不同季节呈现出不同的变化趋势,且云通过增加大气逆辐射进而减小有效辐射。在高原中西部腹地(Ⅱ区)以冷平流为主,相对湿度偏低,而在其他三个地区则以暖平流为主,相对湿度偏高。温度平流和大气水汽等因子均通过影响大气逆辐射进而影响有效辐射。研究结果可为认识高原整体非绝热加热特征及影响机理提供参考。

地理教学中学生探究能力的培养——从《冷热不均引起的大气运动》课例谈起

一、教学主题背景分析(一)教学内容分析(1)教材内容分析《冷热不均引起大气运动》这一课主要内容要点是:①太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源;②太阳辐射穿过大气层的过程;③到达地面的太阳辐射能被地面吸收而使地面增温,同时又以长波辐射的形式把热量传递给大气;④地面是近地面大气主要的直接热源。

地表温度测量方法研究综述

对近年来国内外测量地表温度的理论、方法和应用进行了全面的回顾,主要介绍了玻璃液体温度表、铂电阻地温传感器、红外温度传感器和红外辐射计的使用方法及优缺点。分析了它们测量地表温度的差异,指出了前两种仪表存在的不足,重点介绍了基于红外辐射原理的红外温度传感器和红外辐射计。实际应用表明:经过气象因子修正后的红外传感器和考虑了大气逆辐射影响的红外辐射计测量地表温度更加准确、可靠,是以后重点研究的方向。

地理效应大荟萃

在特定的地理环境和条件下产生了特殊的地理效应,这些地理效应对地理环境和人们的生产、生活产生一定的影响,高考中经常会涉及一些地理效应,笔者通过整理将这些地理效应产生的原因和造成的影响呈现给各位读者。1.温室效应人类排放的温室气体（如CO2、N2O、CH4、氯氟烃等）使大气吸收地面长坡辐射的热量增多。

形形色色的地理效应

一、与城市相关的地理效应11.温室效应自然界大气中固有的CO2、水汽、O3、CH4、N2O等成分,以及人类活动释放的污染物质,主要有氟氯烃化合物及CO2、CH4等气体,对太阳短波辐射几乎是透明的,但对于地面的长波辐射却能强烈吸收并转化为热能,再通过大气逆辐射将热量还给地面,在一定程度上补偿地面因长波辐射而导致的温度降低.

“二氧化碳温室效应”模拟实验

高中地理必修1“大气的温室效应和保温作用”是学习的重难点,如今公众关注的全球变暖,基本归因为二氧化碳等温室气体的过度排放,导致温室效应和保温作用加剧。所谓的温室效应是指太阳短波辐射绝大部分能穿透大气层直接加热地面,而大气却能吸收几乎全部的地面长波辐射,并向地面发射长波辐射(称大气逆辐射),这种辐射具易进而不易失的效应,称温室效应,也称花房效应。大气中有此选择吸收能力的气体很多,如水汽、二氧化碳等能强烈吸收地面长波辐射,将热量储存于大气中,再通过大气逆辐射将热量还给地面,从而起到保温作用。然而,二氧化碳真的是温室气体吗?它是怎样产生温室效应的?产生的效应究竟有多强?这引起了我们的好奇和思考,想通过实验一探究竟。

清远地区“3．10”霜冻成因分析

本文利用高空和地面气象资料，采取天气学诊断分析方法，对2010年3月10日出现在广东清远地区一次春季罕见的霜冻过程进行了诊断分析。结果表明：（1）前后两次不同性质的强冷空气的影响，为此次霜冻创造了良好的基础奈件；（2）低层大气温度低、温度小，晴空无云；地面风力小、气温低、露点温度低是此次霜冻的主要气象要素特征，这些特征均有利于霜冻的产生。