大氣輻射考試課件

研究理由：現(xiàn)有的沙塵氣溶膠數(shù)值預(yù)報(bào)模式大多是單向的，即只考慮氣象場(chǎng)對(duì)沙塵氣溶膠的輸送作用，忽略了沙塵氣溶膠的輻射效應(yīng)對(duì)氣象場(chǎng)的反饋?zhàn)饔谩?/p>

研究理由：沙塵氣溶膠的輻射特性會(huì)引起地面-對(duì)流層系統(tǒng)能量的重新分配，從而改變大氣的動(dòng)力穩(wěn)定性，影響氣象場(chǎng),進(jìn)一步影響沙塵的輸送。沙塵氣溶膠的輻射特性會(huì)引起

作為云凝結(jié)核影響云的生成和發(fā)展的間接輻射效應(yīng)散射和吸收的直接輻射效應(yīng)

其輻射效應(yīng)通過對(duì)大氣的熱力強(qiáng)迫改變大氣的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)從而影響沙塵的輸送沙塵氣溶膠沙塵氣溶膠So：

如果忽略了沙塵的輻射效應(yīng)將無法闡明沙塵氣溶膠的輻射效應(yīng)與氣象場(chǎng)的相互作用，不能正確預(yù)報(bào)氣象要素及沙塵的輸送。So：

引入一種考慮了沙塵氣溶膠短波輻射效應(yīng)的天氣-沙塵雙向模式:（GRAPES-2W-SDM)解決辦法：引入一種考慮了沙塵氣溶膠短波輻射效應(yīng)的天氣-沙塵雙GRAPES-2W-SDM由三部分構(gòu)成：GRAPESDAM(沙塵氣溶膠模式）GODDARD短波輻射傳輸模式沙塵氣溶膠參數(shù)化方案GRAPES-2W-SDM由三部分構(gòu)成：沙塵氣溶膠模式考慮了沙塵的產(chǎn)生、輸送、凝并、干沉降與濕沉降的物理過程，該模式能夠輸出地面起沙通量，沙塵濃度等物理量沙塵氣溶膠模式考慮了沙塵的產(chǎn)生、輸送、凝并、干沉降與Goddard短波輻射方案

考慮了水汽、臭氧、二氧化碳、氧氣、云和氣溶膠的吸收作用，以及云、氣溶膠和各種粒子的散射作用。

該方案將氣溶膠的輻射特性作為空間、時(shí)間、波段的函數(shù)實(shí)時(shí)輸入模式，從而得出沙塵氣溶膠在短波波段的多次散射、吸收作用Goddard短波輻射方案考慮了水汽、臭沙塵氣溶膠參數(shù)化方案

根據(jù)Goddard短波輻射方案的劃分，結(jié)合復(fù)折射指數(shù)模型提供的波長(zhǎng)和折射指數(shù)得到用于計(jì)算的復(fù)折射指數(shù)。假定沙塵為球形，用米散射理論計(jì)算出沙塵氣溶膠粒子在短波波譜的輻射特性結(jié)合沙塵氣溶膠模式輸出的質(zhì)量濃度進(jìn)一步計(jì)算修正沙塵輻射特性。（這樣結(jié)合具體濃度計(jì)算會(huì)使結(jié)果更合理，更接近實(shí)際情況）。沙塵氣溶膠參數(shù)化方案根據(jù)Goddard短思路總結(jié)：

氣象資料地形資料下墊面資料沙漠分布資料土壤質(zhì)地資料中尺度氣象模式沙塵氣溶膠模塊沙塵輻射GRAPES-DAMGODDARD沙塵濃度加熱思路總結(jié)：

氣象資料沙漠分布資料中尺度氣象模式沙塵氣溶沙塵輻實(shí)踐：

曾有人利用該模式對(duì)南疆盆地在2006年3月11~16日出現(xiàn)的一次大范圍的沙塵暴-強(qiáng)浮沉天氣進(jìn)行研究。做了兩組實(shí)驗(yàn)：實(shí)踐：CTL（比較控制實(shí)驗(yàn)）：不考慮沙塵的短波輻射反饋，各輻射參數(shù)均為0.RAD：考慮了沙塵的短波輻射參數(shù)CTL（比較控制實(shí)驗(yàn)）：不考慮沙塵的短波輻射反饋，各輻射參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

RAD與CTL的日變化趨勢(shì)與實(shí)況相差不大，但是長(zhǎng)期預(yù)報(bào)時(shí)RAD顯然比CTL更接近實(shí)況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：RAD與CTL的日變化趨勢(shì)與實(shí)況相差不所以進(jìn)行氣象要素預(yù)報(bào)及沙塵輸送時(shí)用GRAPES-2W-SDM(天氣-沙塵雙向模式）有一定的優(yōu)勢(shì)。所以進(jìn)行氣象要素預(yù)報(bào)及沙塵輸送時(shí)用

附：沙塵氣溶膠模式的具體算法詳見《氣象科技》2007年6月第35卷第三期“河西走廊夏季強(qiáng)塵暴數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)”Goddard短波輻射方案詳見《氣象科技》2009年12月第7卷第6期“GRAPES紫外線（UV)數(shù)值預(yù)報(bào)”。參數(shù)化過程參見《科學(xué)通報(bào)》2004年10月第49卷第19期“2001年春季東亞-北太平洋地區(qū)沙塵氣溶膠的輻射強(qiáng)迫”， 附：參考文獻(xiàn)：《大氣科學(xué)》2009年1月第33卷第一期“沙塵輻射效應(yīng)對(duì)天氣和沙塵輸送影響的數(shù)值模擬”《氣象學(xué)報(bào)》“沙塵氣溶膠輻射強(qiáng)迫全球分布的模擬研究“《高原氣象》“中國(guó)西北大氣沙塵對(duì)第七系統(tǒng)和大氣輻射加熱的影響”《高原氣象》大氣沙塵輻射特性的衛(wèi)星觀測(cè)：《大氣科學(xué)》“我國(guó)西北大氣沙塵氣溶膠的輻射效應(yīng)”《氣象》“GRAPES模式對(duì)長(zhǎng)江流域天氣預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)分析”《大氣科學(xué)》“兩組輻射方案對(duì)中國(guó)短期天氣過程影