(模型)关于中国大气气溶胶光学厚度的一个参数化模式
第59卷第3期气 象 学 报Vol.59,No.3关于中国大气气溶胶光学厚度的一个参数化模式
邱金桓 林耀荣
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摘 要
16个气象台站探测的1990年太阳宽带直射辐射信息,反演得到了这些台站大
气气溶胶光学厚度资料,发展了一个应用地面气象能见度和水汽压信息确定大气柱气溶胶光学厚度的参数化模式,它比Elterman模式更适合中国的广大地区。研究还发现,比较Elter2man气溶胶粒子浓度垂直分布模式,中国许多地方气溶胶粒子浓度垂直衰减较慢。
关键词:气溶胶,光学厚度,能见度。
1 引 言
大气柱气溶胶光学厚度是表征大气浑浊度的一个重要物理量,它对评价大气环境污染、研究气溶胶的辐射气候效应、空间对地遥感的大气订正等都具有重要意义。窄波段的太阳光度计是目前探测气溶胶光学厚度的一个常用有效手段。世界上已有少量的气象台站或大气监测站长期坚持采用太阳光度计测量太阳的窄带直射光强以确定气溶胶光学厚度。但这类资料覆盖的区域十分有限。中国在探测气溶胶光学厚度方面,虽也有不少研究工作[1～5],但也只限于某些地方。赵柏林等应用Elterman等人关于气溶胶粒子数密度垂直分布与地面能见度的关系模式[6,7],在Junge谱分布的假设下,研究了中国能见度及透明度的区域分布情况。正如本文后面的研究所表明的,该模式对地理分布有较大的敏感性,特别是对沿海地区,反演误差较大。近年来,邱金桓[8,9]提出了“从全波段太阳直射辐射确定大气气溶胶光学厚度”的遥感方法,从气象台站的辐射观测资料获取气溶胶光学厚度信息。周秀骥等[10]人还应用这一方法研究了中国大气气溶胶光学厚度分布特征。在这些研究工作的基础上,本文发展了一种从地面气象能见度和水汽压信息反演大气柱气溶胶光学厚度的参数化方法。
2 模式及其适用性分析根据气象能见度V的定义,它与0.55Λm波长消光系数Ρ0.55的关系为:
V=Ρ0.55
Ξ(1)初稿时间:1998年1月9日;修改稿时间:2000年12月27日。
资助课题:国家自然科学基金和863共同资助项目。
3期 邱金桓等:关于中国大气气溶胶光学厚度的一个参数化模式
3369() 假设Junge气溶胶谱分布,即n(r)=cr-v+1,且v3=3不随高度变化。在这些假设
和标准的地面大气温度(15°C)与气压(1013hPa)条件下,在z高度Κ波长的气溶胶消光系数ΡΚ可表为:A()(2)ΡΚ=-0.0116)(AVΚN(0)
AAN(0),N(z)分别为地面和z高度上的气溶胶粒子浓度A[6,],海拔高度Elterman应用McClatchey等人提出的N(z)上气象台站实际观测的能见度Vz,即:
Vz=z+(-0.0116)e-(0.886+0.222V)V(3)
ΣΚ,E为:
(4)ΣΚ,E=(-0.0116)[H1(e-H1-e-H1)+12.5e-H1+H2e-H1]VΚ
式(4)中,z为台站海拔高度,H1=0.886+0.0222V(km)。
正如本文后面的分析所表明的,式(4)对中国地理分布有较大的敏感性,特别是对沿海地区反演效果更差。为此,通过与太阳直射表探测的光学厚度的对比,本文对式(4)作了订正,发展了一个比较适合中国特点的气溶胶光学厚度模式,即:
ΣΚ=ΣΚ,Ef=(-0.0116)[H1(e-H1-Ve-H1)+12.5e-H1+H2e-H1]f(5)
(6)
(7)对式(5)中的订正系数f,选取二个不同的模式。对东北的沈阳和哈尔滨两地,f=e-0.32+0.02Vz对中国东北以外的其他地区,f=e2(0.42+0.0046pw+0.015Vz)exp(-0.0047Vz