太阳短波辐射分光谱计算模式-气象科学.PDF

维普资讯 第 24卷 第 2期 气 象 科 学 VoI．24，NO．2 2004年 6月 SCIENTIA M ETEoRoLoGICA SINICA Jun．，2004 太阳短波辐射分光谱计算模式 曹丽青 高国栋 (1河海大学水资源环境学院，南京 210024)(2南京大学大气科学系，南京 210093) 摘 要 本文采用太阳短波辐射分光谱模式计算了我国太阳辐射收支各分 量。模式中主要考虑及计算了大气中各种成份在不同谱区对太阳辐射的吸收和衰 减作用。如水汽、均匀混和气体的红外吸收，紫外和可见光区的臭氧吸收、雷利散 射及大气气溶胶的削弱作用等。给出了大气中各种成份在不同波段对太阳辐射的 削弱。 并且分析了我国太阳辐射收支各分量 1月、7月的分布特征。模式误差在 4 ～1o％，比较理想。为无辐射观测的高原、沙漠、海洋等地区提供了一种较好 的计算方法。 关键词 太阳辐射 分光谱模式 削弱作用 加热率 分类号 P422 文献标识码 A 引 言 地球上的主要能源来 自于太阳辐射。太阳辐射进入大气层后受到大气中各种成分在不同 波段的削弱。主要是水汽、均匀混合气体的红外吸收，以及在紫外和可见光区的O。的吸收、 雷利散射及大气汽溶胶的削弱作用等。本文使用我国82个台站 10a平均气候资料在leck— net口] ，BrineandIqbal及RichardE．Bird[3等人工作基础上设计了一个太阳短波辐射分光谱 计算模式。计算了中国地区的总辐射、大气吸收的太阳辐射及其加热率。给出了太阳辐射收 支各分量 1月、7月的分布特征。并且分析了大气中各种成份在不同波段对太阳辐射的削弱。 1 太阳短波辐射计算模式 1．1 直达辐射 射入大气顶的太阳辐射一般以下述过程通过大气受到削弱传输到达地面：即大气中空气 分子散射、气溶胶散射和吸收，以及水汽、CO。、O 、O。等气体吸收。 设 rn为空气分子雷利散射光谱透射率， 为气溶胶光谱透过率， 为臭氧的光谱透过率， r为均匀混合气体(如CO ，o 等)的光谱透过率，r 为水汽的光谱透过率 则直达辐射总的光谱透过率r为 收稿 日期：2003—01-23；修改稿 日期：200306—23 基金项 目：国家 自然科学基金项 目 第一作者简介：曹丽青(1965一)，女(汉)，江苏南京，讲师，硕士，现在河海大学水资源环境学院，主要从事水文气象研究 维普资讯 186 气 象 科 学 24卷 Z —— Z 。 f ’Z 。r 。r Leckner[1]将大气中空气分子散射系数用下面的简单方程来描述： k 一0．008735A (标准状态下) 这样大气中空气分子雷利散射光谱透过率为 rm — eap(一 0．008735A m。 式中mn为实际气压下大气相对光学质量，m。一mr而 ，P为实际气压，m 为标准气压下 的大气相对光学质量，ITI一 cos0+0．15(93．885—0) 。j]一，0为太阳天顶角。 大气气溶胶对太阳辐射的削弱主要是指水汽的散射及尘埃的散射和吸收。气溶胶的散射 属于米散射。气溶胶的散射系数用米散射理论在数学上是很难计算的。Angstrom1930年指 出一个较为简便的计算气溶胶减弱系数的公式——Angstrom大气混浊度公式 走d 一 。 式中k。为大气气溶胶光谱减弱系数，a为波长指数