A New Navigation Force Model for the Earth’s Albedo and Its Effects on the Orbital Motion of an Artificial Satellite

In this paper, we developed a new approach of an analytical model to calculate the radial and transversal components of the acceleration due to the effects of Earth’s albedo. Its effects on the orbital motion of an artificial satellite are introduced. It is assumed that the satellite’s horizon is illuminated and the sun lies on the equator. The magnitudes of those components are obtained and their effects on orbital evolution have been tested for different satellites elements. The perturbations in orbital elements due to Earth’s albedo have been obtained using Lagrange Planetary equation in Gaussian form, in particular the case of LAGEOS satellite, have been found using this new analytical formalism.

贵州省地表反照率变化及其对气候变化的响应

在全球气候变化背景下,地表反照率作为地表辐射平衡和气候研究的重要参数之一,在低纬度喀斯特地区开展地表反照率变化对气候要素的响应研究对理解低纬度喀斯特地区地表反照率的气候效应和区域生态环境保护具有重要意义。以贵州省为例,基于MCD43A3反照率数据、MOD15A2H LAI数据、气温和降水数据,使用Theil-Sen斜率估计和Mann-Kendall趋势检验分析、偏相关分析、滞后相关系数分析法,分析了贵州省地表反照率时空变化特征及与气候要素的时滞效应。结果表明:①贵州省2001-2022年地表反照率整体偏低,年际变化呈缓慢波动上升,年内变化呈先上升后下降;不同季节平均地表反照率比较为夏>秋>春>冬,年际变化趋势在空间上呈西升东降,在时间上为春夏上升,秋冬下降;②夏季地表反照率变化与温度、降水、叶面积指数(LAI)正负相关共存,温度对地表反照率负相关面积较大,降水和LAI则与温度相反,贵州西部毕节地区地表反照率对气候变化更为敏感;③在夏季地表反照率与温度、降水、LAI的响应中,贵州省80%以上区域表现出时滞效应。

黑河地区夏末太阳辐射特征的初步分析

本文利用临泽、化音、平川和沙漠4站1990年夏末(8月)太阳辐射平衡观测资料,分析了各站太阳辐射与长波辐射各分量的变化特征。结果表明:该地区太阳辐射很强,4站太阳总辐射的日变化规律均是随太阳高度角的增大或减少而相应的增大或减小;地表反射率除平川站外,其它3站的日变化规律均呈U型;化音站相对于其它各站有效辐射量值最大;对于地面净辐射来说绿洲的值最大。

张掖地区春小麦生长期的辐射平衡观测

张掖地区春小麦的反射率在整个生育期内比较稳定，变化范围在１５％－１９％；有效辐射在总辐射中所占比例随小麦的生长而迅速降低，从小麦的三叶期到抽穗期，该比例从３３％下降至２０％，抽穗以后，变化缓慢，最后降为１７％；与有效辐射的情况相反，净辐射在总辐射中的比例随小麦的生长而增加，比值从５０％增至６８％

欧亚大陆积雪两种物理效应对2010年春末夏初华南降水的影响

本文基于欧亚大陆积雪深度资料和中国台站降水资料的奇异值分析(SVD)结果,使用大气环流模式(CAM3.1)分别进行三组集合试验来研究欧亚大陆积雪的反照率效应和水文效应对2010年5～6月华南降水的影响:第一组试验综合考虑积雪的两种物理效应,既有反照率效应又有水文效应;第二组试验仅考虑积雪反照率效应,忽略水文效应;第三组试验只考虑积雪水文效应,忽略反照率效应。试验结果表明,积雪的两种物理效应都会对后期华南降水产生影响,但是三组试验中积雪不同物理效应所导致的异常幅度和范围存在较大差异,其中积雪水文效应比反照率效应引起的变化幅度大。当两种效应共同作用时产生的异常与统计分析结果最为接近,变化幅度也最大,但是并不等于单纯反照率效应和单纯水文效应作用之和。

黑河地区绿州和沙漠地面辐射收支的若干特征

利用HEIFE中在绿州和沙漠两个测站所取得的资料,分析了两种不同下垫面辐射收支及其季节变化特征。结果表明:绿州区地表反射率明显小于沙漠区,季节变化明显;地面向上长波辐射绿州小于沙漠,地面有效辐射绿州小于沙漠,且季节变化明显;地表净辐射绿州大于沙漠,其能量以潜热为主输入大气;干旱地区的绿州光合有效辐射年总量大于河北、山东等地,光合有效辐射资源极为丰富。

积雪分布及其对中国气候影响的研究进展

对北半球不同地区的积雪分布状况、积雪异常影响中国气候的事实以及影响机理等问题的研究成果进行了较系统的回顾与总结。青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部是北半球积雪分布的关键区,其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。中国积雪分布范围广泛,其中新疆、东北和青藏高原是3个大值区。总体来看,北半球积雪有减少的趋势,而中国积雪却有弱的增加趋势。冬、春季高原积雪与欧亚积雪对中国夏季降水的影响是相反的。积雪影响中国气候的机理解释为:冬季积雪反照率效应起主要作用,春夏季积雪水文效应起主要作用。积雪被视为中国短期气候预测的一个重要物理因子,继续加强该领域的研究对于提高中国短期气候预测的准确率将有重要意义。

青藏高原地表净辐射的气候学研究

根据作者提出的地表净辐射各分量的气候学计算方法,计算出青藏高原及其周边地区173站的净辐射和其各分量的年、月平均通量密度,并分析其地理分布特征。指出高原主体为总辐射、有效辐射的高值区,地表净辐射场在冬、夏季有较大差异。冬季为一弱正值区,相对低中心呈块状散布在祁连山区等几个地区;夏季因夜雨及地表湿润的缘故,高原大部地区的地表净辐射反有加强。各地净辐射年变化基本形式与总辐射相似。有效辐射年变化一般呈双峰型,春、秋最大,冬、夏最小。

积雪大尺度气候效应综述

本文综述了积雪大尺度气候效应研究在相关分析、天气气候学诊断以及数值模拟等方面取得的重要进展。评论了前人研究中存在的主要问题。强调指出准确而详尽的积雪空间分布、季节变化与年际波动是揭示积雪对气候影响物理机制所必不可缺少的。向欧亚大陆或青藏高原积雪可对东亚季风产生持续性影响这一被广泛接受的看法提出了挑战。全球海气异常,东亚季风和欧亚大陆积雪之间的相互关系,有待用真实的积雪变化做进一步探讨。

福建省太阳总辐射和地面辐射平衡的分布

首先利用福州市的辐射观测资料，建立计算太阳总辐射的经验公式，并计算福建省各市、县的太阳总辐射的年、月平均辐照度。然后利用地区代表站的地面反射率，求得福建省各月、年地面所吸收的太阳辐射能的分布。再利用地面温度、气温、水汽压和总云量，计算得出福建省各地的地面有效辐射的月、年平均辐照度。最后得出福建省各月、年地面辐射平衡的分布。

光伏电站对格尔木荒漠地区太阳辐射场的影响研究

利用2012年10月-2013年9月格尔木大型光伏电站内外观测资料，对比分析光伏电站内外地表辐射特征。结果表明：站内向上短波辐射和净辐射日总量分别为3．54、8．30MJ／m^2；站外分别为5．02、6．34MJ／m^2。年内最大值均出现在6月份，最小值均出现在12月份。两个观测点向上短波辐射春季相差最大，冬季相差最小。净辐射在8月份相差最大，12月份相差最小。站内日平均反照率为0．19，站外为0．26。站内年平均净辐射明显高于站外，光伏电站内下垫面温度明显低于站外，光伏电站是一个能量汇。

南极瑞穗站辐射特征的初步研究

本文利用1979—1980年在南极瑞穗站太阳分光辐射分量和长波辐射通量及微气象观测资料,计算并分析了辐射分量,地表反射率,地表和大气的有效比辐射率,大气的有效透过率和雪面反射率与太阳高度角的关系及他们的日,年变化,并对输出输入长波辐射的实测值与计算值进行了比较,初步结果表明:在南极瑞穗站净辐射年平均值为—14.6W/m^2.在波长305—2800nm,305—695nm,和695—2800nm范围内地表反射率分别为0.79,0.95,和0.64.地表和大气有效比辐射率的年平均值分别为0.99和0.77.大气的有效透过率在不同的波长范围内有不同值,代表春,夏,秋季的10月19日,12月28日和3月3日,在305—2800nm波长范围内,晴天大气透过率分别为0.828,0.871和9.835。

干旱区黑碳沉降积雪反照率及雪粒径模拟研究

在以往研究基础上,利用单点实测数据驱动雪、冰及气溶胶辐射(SNICAR)区域物理模型,将微观数据与遥感的宏观技术相结合对积雪反照率与雪粒径进行数值模拟及反演.研究表明:积雪反照率会随着太阳天顶角的增大而增加,且在近红外波段的影响更加明显;在不同雪粒径、黑炭浓度下,积雪反照率都随着雪粒径、黑炭浓度的增大而减小,且颗粒越小的雪粒,粒径的减小对反照率的影响更为明显,而黑炭主要是对可见光波段有显著作用;利用SNICAR模型与MODIS数据反演北疆地区雪粒径,其精度可达0.749,实现了单点雪粒径向面状雪粒径的尺度转换.本研究揭示了干旱区季节性积雪中,气溶胶粒子存在情况下的积雪反照率连续变化特征,有效提高了积雪中雪粒径的反演精度,为积雪中气溶胶粒子对气候产生的辐射胁迫模拟提供了技术支持.

张掖地区的辐射气候特征

本文利用张掖、临泽、高台、山丹四个站1960—1980年地面气候资料和一些经验公式,计算了张掖地区的辐射情况并对该地区辐射各分量的年变化和年际变化特征进行了分析,为“黑河试验”提供了辐射气候背景。分析结果表明:该区总辐射6月最大,12月最小,总辐射的年变幅春夏季大,冬季小;地面反射率冬季大,夏季小,在4—5月和9—10月分别有一次突变过程,其年变幅夏季大,冬季小;地面有效辐射有显著的季节变化,在辐射平衡中占有较大的比重;辐射平衡值12月最小,7月最大,该地区夏季是个热源,冬季可能是个弱冷源。

我国东部亚热带地区地面净辐射的分布

本文根据作者提出的辐射平衡各分量的气候学计算方法,计算并讨论了我国东部亚热带地区净辐射分布状况。指出:影响本区辐射场的主要因素是大气环流和地形条件,地理纬度的作用仅在冬季表现较明显。净辐射分布的总特点是平原大于山丘;东部大于西部。净辐射年变化曲线中最大值的出现月份与雨季有很大关系。

东北地区地表面辐射平衡

本文利用东北地}9个日射站、3个探空站的实测资料,建立了计算该区域总辐射和冷季各月地表反射率的经验公式,确定了M.E.别尔梁德有效辐射经验公式中的云减弱系数,对东北地区辐射平衡各分量进行了细致计算。在此基础上,探讨了东北地区地表面辐射平衡的分布规律及其成因。

青海三江源区高寒植被地表反照率变化及其辐射温度效应

地表反照率是影响地表辐射收支与能量平衡的重要地表物理参数,是区域和全球气候变化研究中的一个关键要素。以三江源为案例区,基于2001—2018年生长季(6—8月)中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表反照率(MCD43C3)产品,以及同期气候和植被指数数据,应用随机森林回归算法量化植被和气候对地表反照率时空变化的影响分析了土地利用/覆被变化导致的地表辐射特性参数(地表反照率)的改变引起的辐射温度效应。结果表明:三江源区域生长季地表反照率在空间上呈自东南向西北递增的特征,其均值为(0.163±0.027),集中分布在0.12—0.18。长江源园区、黄河源园区以及澜沧江源园区地表反照率差异较大,分别是(0.177±0.036)、(0.153±0.037)和(0.156±0.002)。从年际变化来看,研究区地表反照率以每10年(0.152±0.763)%速率不显著下降(P=0.47),但其变化趋势存在明显空间分异,其中显著减少(增加)的区域占8.4%(1.9%),长江源园区、黄河源园区以及澜沧江源园区以不同速率下降,分别为每10年下降(0.078±0.900)%、(0.215±0.740)%、(0.152±0.450)%。三江源地表反照率时空变化受气候和植被因子双重影响,而植被因子是主导因子。在气候因子中,最高气温对地表反照率年际变化的影响最大,其次是降水,影响最小的是最低气温。生长季地表反照率变化的辐射温度效应总体上表现为辐射增温效应,值为(0.11±0.42)℃,空间上既有增温效应,也有降温效应。植被覆盖度、地表反照率与辐射温度效应间为正反馈,生长季草地覆盖度增加(降低),地表反照率减少(增加)引起辐射温增(降温)效应。统计分析表明高寒退化植被恢复对区域地表反照率影响引起了辐射增温效应,需对该问题予以更多关注,建议开展进一步的观测和模拟研究,以更深入地揭示高寒草地生物地球物理过程和机制。

光伏电站对局地气候的影响研究进展

清洁能源的快速发展有效降低了人类对传统化石能源的依赖,并为缓解全球气候变暖做出显著贡献。随着各地光伏装机规模的不断扩大,光伏电站这一人工设施对气候环境的影响日益引起人们的关注。针对这一问题,国内外学者自2000年陆续开展了相关研究。综合国内外现有研究成果,对研究方法、影响机理及光伏电站对气候的影响等方面进行总结。大量研究表明:光伏电站布设会在荒漠地区产生"光伏热岛效应",从而引起局部区域气温上升,在城市地区布设能够在降低能源消耗的同时减少"城市热岛效应"。此外,光伏组件还会对反照率、地表辐射平衡等产生影响,进而对局地甚至全球气候产生作用,其影响范围和程度尚无准确结论,还需要进一步深入探索。

应用二向性反射分布函数进行反照率的精确计算和邻近象元效应校正(英文)

该文讨论二向性反射分布函数（ＢＲＤＦ）在遥感领域中两方面的应用：（１）晴天大气层顶部的反照率的确定，（２）二向性反射分布函数对邻近象元点扩散函数和大气订正的影响。大气层顶部的光谱反照率是从多角度成象光谱辐射计（ＭＩＳＲ）提取的重要参数，其精度主要取决于我们对不同情况表面建立更好的ＢＲＤＦ模型。该文论述一种与９个ＭＩＳＲ二向性反射观测值相匹配的半经验函数的算法，并可进而通过数值积分产生４个光谱波段的晴天大气层顶部的光谱反照率。结果显示反照率的绝对精度对可见光波段可高于１％，对近红外波段可高于２％。采用一种简化的辐射通量模型，我们的工作显示邻近象元点扩散函数（ＰＳＦ）的形状取决于下垫面表面的ＢＲＤＦ。在给定与中心象元的偏移（ｘ，ｙ）的条件下邻近象元的点扩散函数，由和沿观察方向的散射相函数的传输加权的乘积的积分给定。

地表反照率和蒸散发对秦巴山地增温效应的影响

山体增温效应是山体内部温度高于山体外部的主要原因,山区地-气热量交换是山体增温效应形成的机制。本文聚焦于地-气热量交换过程的关键地表参数,以2008—2018年的MODIS数据为基础,计算地表反照率(Alb)、蒸散发(ET)、归一化植被指数(NDVI)和归一化水指数(NDWI)等数据,结合秦巴山地的同海拔地表温度数据(LST),使用随机森林算法,分析地表反照率(Alb)和蒸散发(ET)对秦巴山地和秦巴山地内四个典型区(伏牛山、太白山、神农架、迭山等及其周边)增温效应的影响。结果表明:(1)秦巴山地及内部典型区山体增温效应差异较大,这种增温效应与所选取的影响因素有很强的相关性,二者之间的R~2均在0.62以上。(2)除伏牛山及周边区域外,Alb和山体增温效应的变化趋势呈现一致性,说明地表反照率越高,山体增温效应越大,其中太白山及周边区域Alb对山体增温效应的影响最大,其变量重要性(VI)值达到0.68。(3)除迭山及周边区域外,ET和山体增温效应呈现相反的变化趋势,说明ET的升高在一定程度上减弱了山体的增温效应,其中神农架及周边区域ET影响最大,其VI值达到0.88,在太白山及周边区域,ET影响仅次于Alb,VI值达到0.62。本研究使用同海拔LST数据作为山体增温效应的代用因子,并在秦巴山地及其内部尺度分析各因素对增温效应的影响程度及Alb和ET对山体增温效应的影响,突破了以往山体增温效应研究对宏观尺度(大陆尺度、全球尺度)山地垂直带界限分布和区域尺度温度站点设置依赖的局限,为山体增温效应研究由宏观向微观的机理研究提供参考。