王承伟[1]2003年在《利用TOVS资料研究中国东部地区夏季太阳加热率和红外冷却率》文中指出本文选取了我国东部由南至北，纬度分布不同的12站点43个夏季晴空大气样点、8个云雨大气的样点，利用TOVS(极轨卫星垂直探测)资料及地面观测资料，使用中分辨率大气辐射传输模式MODTRAN3，讨论当时大气中的太阳和地气系统的辐射情况，计算当时大气中的太阳加热率、红外冷却率。 在对晴空大气的计算中，本文对太阳的直接辐射与地气系统的红外辐射状况进行了分析，并讨论在不同的大气状况下太阳加热率和红外冷却率的情况，找出与太阳加热率和红外冷却率变化相关较大的因子—太阳天顶角和水汽条件、纬度；本文还进一步分析了不同纬度样本的太阳加热率与红外冷却率日变化及有云、有雨情况下太阳加热率和红外冷却率的变化情况：另外，文中通过改变二氧化碳在大气中含量的方法，讨论了它对太阳加热率与红外冷却率的影响。将个别站点大气辐射情况与实测值进行了分析研究，并将本文的计算结果与前人的结论比较，发现利用卫星资料来计算当时大气辐射状况是基本可信的。 本文的结果较为真实地反映了夏季我国东部地区的早、晚太阳加热率与红外冷却率的状况，及部分影响因子改变时的当地太阳加热率与红外冷却率的变化情况。
王建凯[2]2003年在《我国部分地区的太阳加热率和红外冷却率研究》文中认为本文选取了青藏高原地区以及其它地区比较有代表性的九个站点在夏季晴空条件下的56个样点，利用中分辨率MODTRAN3辐射模式和观测站的探空资料以及地面资料，计算出该站点上空不同海拔高度上大气的直接辐射、散射辐射和净辐射，进一步求出站点上空各高度层的太阳加热率和红外冷却率。 在计算过程中，对各样点的大气状况的基本参数，如空气密度廓线、温度廓线、比湿廓线进行了比较和分析，并将计算结果以数据表格和曲线的形式列出，较为清楚、详细的反映了实时大气的基本状况。同时反映了不同纬度样点的差别，以及不同地理条件样点的大气状况的差别。也有利于对辐射状况的进一步说明和分析。文中将加热率和冷却率的计算结果以及与之相关的模式计算结果(可见光波段的大气辐射收支和红外波段的大气辐射收支)以数据表和曲线图的形式列出。同时，将大气状况和辐射状况以及加热率和冷却率曲线一一对应，做到时间上的一致。文中对计算结果进行了详细的分析和讨论，较为真实的反映了中国大陆部分地区加热率和冷却率的状况以及不同地域的差别。分析研究了不同地区的大气辐射加热和冷却的一些特点。
毕云[3]2009年在《平流层水汽与甲烷的分布和变化及其气候效应的研究》文中进行了进一步梳理平流层是气候系统的一个重要组成部分,平流层大气温度的变化除了要关注O3和CO2变化外,水汽和甲烷在该层温度变化中也起着重要的作用。平流层水汽和甲烷都是重要的温室气体,参与平流层辐射、化学和动力学过程,对它们的研究有重要的科学意义。本论文采用资料分析和数值模拟相结合的方法,分析了平流层水汽和甲烷的空间分布和时间变化,并专门就我国上空特别是青藏高原地区平流层水汽和甲烷的分布和变化做了分析;探讨了热带平流层水汽和甲烷QBO形成机制;采用NCAR的二维化学、动力和辐射相互作用模式(SOCRATES)模拟了平流层水汽和甲烷变化对平流层温度的影响,并讨论了影响机理。通过上述几个方面的研究,得到以下结果和新的认识:(1)平流层和中间层水汽和甲烷的垂直分布特征是:水汽混合比在对流层顶和平流层底达到极小值(此极小值区被称为湿层顶),平流层里水汽混合比随高度增加而增加,平流层上层和中间层低层混合比出现明显的扰动,中间层顶再次达到极小值,向上混合比又随高度增加。甲烷混合比从100hPa附近向上混合比一直减少。经向分布特征主要表现为:热带平流层底较干,南北纬20~30°平流层低层存在混合障碍,南极冬春季极涡内水汽较少,平流层中高层水汽经向分布的季节变化明显。除平流层底和南极极涡等区域外,平流层大部分地区甲烷的分布与水汽互为“镜像”,只是甲烷多的地方水汽少,甲烷少的地方水汽多。中间层二者都表现为冬、夏季分布形势相反。在北半球夏季30oN,平流层中下层水汽和甲烷混合比纬向梯度很小,对流层上层以及中间层二者混合比纬向梯度明显。水汽和甲烷的分布强烈地受大气动力学和化学过程的影响,水汽还受到热带对流层顶和极涡内低温的影响。(2)对1992-2005年水汽长期变化趋势的分析表明,平流层下层呈明显的减少趋势,而中上层1990年代中期前是增加的,而后转变为减少。平流层上层,甲烷与水汽长期趋势几乎是相反的,平流层中层,甲烷呈缓慢的上升趋势,平流层下层甲烷呈波动变化。水汽和甲烷在不同纬度带的长期变化趋势基本相同,但变化幅度有差异。平流层上层水汽与臭氧的变化趋势基本相反,甲烷与臭氧的变化趋势基本相同。平流层下层热带外地区,甲烷混合比与臭氧的变化趋势基本相反。平流层下层温度变化趋势与H2O混合比的变化趋势相同而在平流层中上层它们的变化趋势相反。热带对流顶附近水汽混合比的下降与热带对流顶温度的明显下降有关。热带平流层剩余环流的长期变化对水汽和甲烷的长期变化有重要影响。(3)青藏高原与同纬度带其他地区以及赤道地区比较,夏季高原地区向上对流层和下平流层输送的水汽更多,冬季高原地区更有利于下平流层向下的空气输送,使得高原地区上对流层偏干,上对流层和下平流层甲烷偏低。高原地区是对流层-平流层交换的活跃和重要地区。我国(高原)上空水汽的长期趋势与热带和热带外地区的变化相似,我国(高原)上空甲烷的变化与热带地区和热带外地区相比在100hPa差别大一些,在平流层中层和高层基本相同。(4)资料分析表明,热带平流层水汽混合比QBO现象在垂直方向上分为叁层:8-1hPa、30-8hPa和100-30hPa,高层的QBO振幅较大,100-30hPa水汽QBO有显着上传特性。热带平流层甲烷的QBO特征在垂直方向上可分为两层:10-1hPa和20-10hPa,10-1hPaQBO振幅较大,1hPa以下QBO下传。SOCRATES模式模拟和诊断结果表明,热带平流层水汽QBO是在纬向风QBO强迫下产生的次级动力、热力因子和化学作用耦合后的结果:上层主要是环流输送引起,中层是环流输送和温度扰动驱动下的化学作用引起,下层是对流层顶水汽冻结层的温度扰动和环流输送引起。热带对流顶温度的QBO与对流顶附近水汽的QBO有密切关系。甲烷QBO主要是余差环流动力输送的结果。(5)平流层水汽气候效应的数值模拟表明:平流层水汽的长波辐射冷却明显,对该层长波辐射冷却率的贡献可达10-20%。平流层水汽增加后,平流层温度将下降,平流层高层和两极地区降温较大;低平流层水汽减少将会引起30km以下中低纬地区升温。平流层上层水汽的光化学反应引起O3减少,对该层的降温起重要作用,因为该层长波辐射冷却率由于温度的降低而减少不再引起降温,降温主要是水汽变化引起的O3减少所致。水汽增加引起的长波辐射的增加将引起平流层中下层的降温。平流层下层温度变化主要由辐射过程决定,平流层中到高层辐射降温和动力降温都很重要,北半球中高纬动力学降温很显着而且动力学输送对O3的影响很明显。水汽变化引起的O3的变化对平流层温度变化起重要作用。1月份北极地区的剩余环流变化较大,对温度场影响也较大,4、7和10月剩余环流变化比1月份小近1个量级。(6)对甲烷气候效应的数值模拟表明:平流层中高层甲烷也会产生长波辐射冷却,但比水汽辐射冷却效应小的多,60km以上甲烷对长波辐射过程的影响可以忽略。大气中甲烷混合比增加时,将引起平流层和中间层水汽的明显增加,同时引起平流层上层和中间层O3明显减少以及对流层及平流层O3的增加。甲烷混合比增加引起的平流层和中间层的冷却比对流层的增暖明显。平流层的冷却主要因为甲烷引起的水汽增加所致,它本身的长波辐射冷却是次要的,中间层的降温与水汽增加和O3减少有关。
梁宏[4]2012年在《青藏高原大气水汽变化和对辐射影响的模拟》文中提出本论文基于多源大气水汽资料（地基GPS、探空和数值模式输出），采用多种研究方法以及大气辐射模式，探讨了青藏高原（简称高原，下同）大气水汽多时间尺度变化特征及其对辐射模拟的影响。结果表明：（1）近10多年（1999～2010）拉萨探空（RS）观测的大气水汽总量（PW）比地基GPS观测的结果（GPS_PW）明显偏小，偏小程度随使用不同的探空仪而异，新型探空仪（GTS-1）的探测偏差明显小于旧型探空仪（GZZ-2）的探测偏差。分析发现PW偏差（RS_PW-GPS_PW）具有明显季节变化和日变化特征。太阳辐射加热以及气温日变化和季节变化是造成PW偏差日变化和季节变化的原因。据此提出了PW偏差的订正方法，该方法在实际应用中取得了较好订正效果。（2）近35年（1976～2010年）高原PW和大气平均温度均呈显着增加趋势，大气增温是PW增加的重要因素。在高原夏季风活跃期（4月上旬～10下旬）PW具有4～14天和60～90天的显着变化周期。夏季高原及周边地区的季风区和季风边缘区PW随海拔高度的变化符合幂函数规律。高原PW具有显着日变化特征，该特征随站点海拔高度、地形和局地气候特点的不同而异。（3）基于降水临界理论，建立了PW和降水量之间的关系式。在高原大气增温和增湿的背景下，极端降水发生频率增加。（4）高原地区ECMWF分析资料的PW与GPS_PW基本一致，JRA-25分析资料的PW在夏季略偏小。NCEP和Met-Office分析资料的PW夏季明显偏小，这些大气水汽估算误差对高原长短波辐射模拟均有重要影响。（5）高原大气水汽、臭氧、气溶胶和云对太阳辐射直接影响呈显着季节变化特征。水汽对太阳辐射吸收月平均值约9～95W/m~2，约占太阳总辐射2%～13%。臭氧对太阳辐射吸收月平均值约8～12W/m~2，约占太阳总辐射1.5%～1.8%。气溶胶对太阳辐射直接影响为春夏季较强，秋冬季较弱。高原气溶胶直接辐射强迫年平均值约-13.7~-10.1W/m~2。云对地表短波辐射强迫年平均值约70～140W/m~2，其大小与站点所处区域的气候特征有关。高原大气水汽、臭氧和云对向下长波辐射的影响也呈显着季节变化特征。大气水汽向下发射的长波辐射约10～78W/m~2，约占地表向下长波辐射6.0%～25.0%。臭氧向下发射的长波辐射约1.6～2.0W/m~2，约占地表向下长波辐射0.6%～1.0%。云对向下长波辐射影响的年平均值约20～40W/m~2。近35年高原夏季水汽增加对太阳总辐射、净短波辐射和长波辐射的影响分别为-1.16±0.40、-0.93±0.32和1.28W m-2/10a。年平均水汽增加对太阳总辐射、净短波辐射和长波辐射的影响分别为-0.57±0.18、-0.45±0.14和0.65W m-2/10a。
顾本文, 季国良[5]1993年在《青藏高原地区大气辐射加热场的季节变化》文中研究表明本文利用美国犹他大学气象系新近发展的辐射和云参数化模式对青藏高原地区甘孜、那曲、拉萨叁站及东部平原地区的南京1982年8月—1983年7月的辐射通量和大气加热率进行了计算,分析研究了高原地区大气辐射加热场的季节变化特征及其与气候的关系,并对一些主要的影响因子进行了简要的讨论。
王承伟, 宋庆利, 胡文东, 殷世萍, 陈渭民[6]2005年在《中国东部地区夏季CO_2浓度与对流层辐射加热》文中研究指明本文应用TOVS资料,利用MORTRAN3模式,通过改变CO2浓度的方法对中国东部夏季对流层辐射加热率进行了计算,通过对不同纬度、不同大气状况下43个样本的对流层辐射分析,发现CO2含量对红外辐射加热有影响,CO2含量的升高在对流层低层,导致红外加热率增加,造成辐射加热,在对流层高层,造成辐射冷却。
王曼[7]2004年在《中尺度模式中的辐射参数化方案研究》文中指出辐射过程是数值模式中重要的物理过程，近年来在模式研究中越来越受到国内外专家的关注。为了比较长短波辐射参数化方案对中国短期天气过程模拟的影响，并进一步完善中尺度模式MM5中的辐射过程的参数化方案，作者将WRF中Goddard短波辐射参数化方案移植到模式MM5中。并利用移植的方案和MM5模式原有的辐射参数化方案，设计了四组辐射过程处理方案进行数值试验。通过对2002年第16号台风个例和2002年12月19～24日降雪个例的模拟，结果表明：选用不同的辐射参数化方案对模拟结果具有明显的影响，较详细的长短波辐射参数化方案组合模拟的各种辐射量和云对地形以及台风、副高和槽脊等天气形势的反映更加细致合理；降水的预报也更加接近实况。其中台风降水中心强度预报改进了近叁分之一。北方降雪强度预报也有一定的改进。
阮水根, 常国刚[8]1994年在《青藏高原地表对大气红外冷却廓线的影响》文中进行了进一步梳理青藏高原地表对大气红外冷却廓线的影响ＥｒｉｃＡ．Ｓｍｉｔｈ；ＬｅｔＳｈｉ（佛罗里达州立大学气象系和巨型计算研究所）１引言青藏高原对大气环流的动力和热力影响是众所周知的。很多学者对青藏高原作为一个巨大的、抬高的热源对大气的影响做过深入的研究。这些研究重...
陆晏[9]2016年在《夏季北半球平流层温度和环流对太阳准11年周期的响应及机制》文中进行了进一步梳理利用1979-2013年6-8月欧洲中期预报中心ERA-Interim、日本气象局JRA-55和美国国家航空航天局MERRA叁套逐月再分析资料和美国大气和海洋管理局2004-2010年6-8月太阳光谱辐照度资料,采用气象统计方法和北京气候中心大气辐射模式BCC-RAD,研究了夏季北半球平流层温度、环流对太阳准11年周期的响应特征,并讨论了其响应机制。所得结论如下：(1)夏季北半球平流层气候态温度随高度升高,平流层顶极区达最大；平流层温度与太阳活动存在显着的相关性；在太阳活动准11年周期内,太阳活动强年较弱年,平流层内出现3个显着温度增强区,分别为赤道平流层下层,增强1.2K,赤道平流层上层,增强1.6K,极区平流层顶,增强3.2K。(2)对于夏季北半球环流而言,主要表现为平流层盛行东风,经圈环流整体偏弱,动力过程偏弱,辐射占主导地位。平流层纬向风与太阳活动存在显着相关性；在太阳活动准11年周期内,太阳活动强年较弱年,中纬度地区纬向东风减弱,经圈环流在赤道平流层下层、上层和极区平流层顶为上升运动减弱。(3)夏季北半球平流层太阳循环通过加热率对温度产生影响。影响加热率的主要因素为臭氧浓度和紫外辐照度。在太阳活动准11年周期内,太阳活动强年较弱年,紫外辐照度增大7%,臭氧加热率整层增强,且随高度增加而增强；臭氧浓度在平流层下层增大,上层减小,该变化导致臭氧加热率有类似的变化型,并向高处偏移。臭氧加热率在平流层上层的变化由紫外辐射决定,平流层下层则由臭氧决定,臭氧加热率的正变化区与赤道平流层上、下层温度的变化区一致。(4)夏季北半球平流层太阳循环通过热成风平衡对纬向风产生影响,温度水平梯度与纬向风垂直梯度成正比；太阳活动强年较弱年,极区平流层顶经圈环流上升运动减弱,绝热冷却减弱,温度增强；平流层下层BD环流上升支减弱,臭氧增加,臭氧加热大气,温度变化。
王文彩[10]2013年在《沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究》文中认为沙尘气溶胶作为大气中的典型气溶胶,是影响地气系统的一个重要因子。它一方面通过吸收和散射太阳短波辐射以及地气系统发出的长波辐射,对地气系统的能量收支平衡产生影响。另一方面,还通过改变云的特性影响降水发生率,对区域气候及水循环产生影响。此外,沙尘气溶胶能够在蒙古气旋或青藏高原的作用下,抬升到较高的高度,进而在西风急流等的作用下,传输到我国东部沿海地区,甚至跨越太平洋到达北美等地。在长距离输送过程中,沙尘气溶胶会和其他污染性气溶胶相互作用,使其作为云凝结核的性质发生改变。沙尘气溶胶的传输和沉降,以及长距离传输过程中其物理、化学特性的改变,被认为是全球生物和化学循环的重要途径之一。因此,开展沙尘气溶胶的传输和气候效应的研究显得尤为迫切和重要。本文依托我国西北地区第一个具有国际水准的半干旱气候与环境观测站一兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL),结合A-Train卫星编队资料、NCEP再分析资料、Climate Research Unit (CRU)降水资料及Fu-Liou辐射传输模式等,系统地研究了沙尘气溶胶的长距离传输和沉降、直接效应、间接效应及对降水的影响。一般而言,能够长距离传输的沙尘气溶胶多被抬升到5km以上的高空。本文通过对比分析春夏季节沙尘气溶胶常规传输路径上的沙尘气溶胶通量发现：春季,塔克拉玛干沙漠向5km的高空约输送17.06Tg的沙尘气溶胶,28.6%的沙尘气溶胶通过高空传输至东部沿海地区；夏季,塔克拉玛干沙漠向5km的高空约输送约7.43Tg的沙尘气溶胶,24%的沙尘气溶胶通过高空传输至东部沿海地区。传输至中国东部沿海地区的这部分沙尘气溶胶,在春季和夏季分别约有30.7%和13.4%的沙尘气溶胶通过1.5-3km的高空跨越太平洋到达北美地区。单次散射反照率等参量是评估沙尘气溶胶直接效应的重要前提。本文利用2010年4月份野外观测实验和SACOL站获取的沙尘气溶胶光学参数和垂直廓线,结合Fu-Liou辐射传输模式,对比分析了2010年4月24日特大沙尘暴期间民勤和SACOL地区沙尘气溶胶的直接辐射效应。民勤地区,沙尘气溶胶在大气层顶处(TOA)、地表处和大气中净辐射强迫的最大值出现在4月24日,分别为35.70,-17.18和53.48W m-2；在SACOL,沙尘气溶胶在TOA处、地表处和大气中净辐射强迫的最大值则出现在4月29日,分别为27.52,-28.80和56.32Wm-2。在沙尘层内部,沙尘的加热作用可达3-6K,这主要取决于沙尘气溶胶的浓度。在民勤地区的最大净加热率(长波加热率和短波加热率之和)出现在4月24日的1.5km处,值为5.89K；SACOL的最大净加热率则出现在4月29日的2.2km处,值为4.46K。此外,敏感性实验表明,沙尘气溶胶在TOA处的辐射强迫受单次散射反照率的影响最大,其次是气溶胶光学厚度、不对称因子、地表反照率和沙尘气溶胶的高度。并且,当沙尘气溶胶光学厚度相当时,其在SACOL地区辐射强迫的绝对值要大于民勤地区,这种差异意味着沙尘气溶胶由民勤及其他地区传输至SACOL过程中,其光学特性发生了较大的改变。沙尘气溶胶作为干旱和半干旱地区对流层中主要的气溶胶类型,能够与云相互作用,通过改变云的宏微观物理特性,进而影响降水发生率及云的辐射效应。然而,沙尘气溶胶对该地区气候变化的影响还存在很大的不确定性。本文利用A-Train卫星数据提出了一种识别沙尘云的新方法,对比分析了沙尘源区和沉降区沙尘云和纯云的宏微观物理特性。研究结果表明,沙尘气溶胶使云的光学厚度、云水路径、冰水路径以及云有效粒子大小等减小。在源区,沙尘气溶胶对水云的影响作用要大于冰云；在沉降区,沙尘气溶胶对冰云的影响作用要大于水云。此外,沙尘气溶胶在源区和沉降区的瞬时净辐射强迫绝对值分别减少了43.4%和16.7%。这说明,沙尘气溶胶抑制了云的冷却效应,从而可能导致更强的增暖效应。此外,本文利用1960～2009年的地面台站观测资料和CRU降水资料,通过分析沙尘指数与降水量的相关性发现,沙尘气溶胶在春季抑制干旱和半干旱地区降水的发生,夏季却促进干旱和半干旱地区降水的发生。
参考文献：
[1]. 利用TOVS资料研究中国东部地区夏季太阳加热率和红外冷却率[D]. 王承伟. 南京气象学院. 2003
[2]. 我国部分地区的太阳加热率和红外冷却率研究[D]. 王建凯. 南京气象学院. 2003
[3]. 平流层水汽与甲烷的分布和变化及其气候效应的研究[D]. 毕云. 中国科学技术大学. 2009
[4]. 青藏高原大气水汽变化和对辐射影响的模拟[D]. 梁宏. 中国气象科学研究院. 2012
[5]. 青藏高原地区大气辐射加热场的季节变化[J]. 顾本文, 季国良. 高原气象. 1993
[6]. 中国东部地区夏季CO_2浓度与对流层辐射加热[C]. 王承伟, 宋庆利, 胡文东, 殷世萍, 陈渭民. 中国气象学会2005年年会论文集. 2005
[7]. 中尺度模式中的辐射参数化方案研究[D]. 王曼. 南京气象学院. 2004
[8]. 青藏高原地表对大气红外冷却廓线的影响[J]. 阮水根, 常国刚. 气象科技. 1994
[9]. 夏季北半球平流层温度和环流对太阳准11年周期的响应及机制[D]. 陆晏. 南京信息工程大学. 2016
[10]. 沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究[D]. 王文彩. 兰州大学. 2013