SBDART辐射传输模式的输入 (4)

荒城旧梦 分享 2020-06-21 下载文档

因子内,该因子是代表高层相对于低层的不透明度的比例。

更多详细信息请参见关于TCLOUD的讨论。

说明:1mm柱液态水=1000g/m2, 说明:LWP和TCLOUD不能同时使用

说明:云的光学厚度通过下式由LWP给出: 3 Q(wl) * LWP

tau = -----------------------

4 RHO * NRE

其中,Q是散射效率,RHO是液态水密度(1g/cm3)。适用于云滴分布的Q

值可以再给定波长和液滴半径的消光截面表示。

令 sigma=给定的波长和液滴半径的消光截面 q=sigma/(pi*r^2)(无量纲)

其中(pi*r^2)是云滴的几何截面

那么Q就是所有液滴半径的加权平均值,由下式给出: 2 2

Q = < r q N(r) > / < r N(r) >

对于可见光Q通常为2(无量纲)。 例如:

NRE = 10um 和 LWP= 200g/m2 = 0.2mm => tau = 30

RHCLD:在某一云层内的相对湿度(介于0.0到1.0的浮点值)。RHCLD<0使相对湿度的调节无

效,在这种情况下,云层内相对湿度不变(它随着初始模式大气中的温度和水汽密度改变)。该参数在KDIST<0时无效

KRHCLR:如果为0,在透明层,为了维持由WH指定的水汽路径,水汽混合比将按比例减少。

如果RHCLD为负或者TCLOUD是0则该项无效。如果KRHCLR=1,透明层的相对湿度不变。(默认值=0)

说明:如果KRHCLR=1并且出现云,那么实际的水汽路径将与WH中指定的不同。另

一方面,如果KRHCLR=0,那标准化程序可能使透明层中的水汽趋为0,并仍然无法产生一个给定的WVP。在KDIST<0时,该参数无效

平流层气溶胶(LOWTRAN 7模型)

==========================

JAER: 5个平流层气溶胶类型的元素数组

0-没有气溶胶 1-背景平流层 2-陈年火山

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3-新生火山 4-流星尘

ZAER: 平流层气溶胶层的海拔高度(在表面以上)(km) 最多至5层的高度都可以被指

定。

说明:尽管这些模式都是用于平流层气溶胶,但是散射层可以放置在数值网格内的

任何地方。对于在SBDART计算网格内如何放置气溶胶(云)层位置的讨论,请参阅ZCLOUD。

TAERST: 每个平流层气溶胶层的光学厚度(在0.55微米处)。最多至5层的光学厚度可以被

指定。

边界层气溶胶(BLA)

===================

IAER: 边界层气溶胶类型选择

-1-从aerosol.dat中读取气溶胶光学厚度和散射参数。参见子程序AEREAD。 文件格式是以下可读的FORTRAN代码: read(11,*) nn, moma

do k=1,huge(0)

read(11,*,end=100) wl(k) do i=nz-nn+1,nz

read(11,*) dtau(i,k),waer(i,k),pmom(1:moma,i,k) enddo enddo 100 continue 其中

nn 是用来指定气溶胶信息的大气水平数量。 moma 相位函数的矩数

wl(k) 是波长[ wl(k) < wl(k+1) ]

dtau(i,k) 是在波长k条件下第i层内光学厚度的增加量,信息按照自上而下的顺

序指定。

waer(i,k) 是单次散射反照率

pmom(m,I,k) 是相位函数的勒让德矩。注意第0时刻不读取,它被假定为1。

说明: 层数是从nz-nn+1层开始从上往下读取的,即,大气中最低的nn层。

单个的正斜杠可以用于表明零气溶胶光学厚度的水平。

0 - 无边界层气溶胶(所有BLA参数可忽略) 1 - 乡村 2 - 城市 3 – 海洋

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4 - 对流层

5 – 用户自定义的BLA的光谱依赖性

气溶胶散射参数的波长依赖性会被从输入参数wlbaer, tbaer, wbaer和gbaer中读

取的数据所替代。可以指定在1到47之间的光谱值。

说明:边界层气溶胶模型的光谱依赖性(IAER=1.2.3.4)随着相对湿度变化。 详细信息请参见子程序AEROSOL。

说明:不要被术语“边界层气溶胶”误导。在BLA模型中,IAER=1,2,3,4最初被开发

来描述低层大气中的气溶胶。然而在SBDART中,BLA默认的垂直密度以指数形式下降,并且影响边界层正常范围以上的区域。这些气溶胶的垂直作用可能会被限制在与可选参数ZBAER和DBAER相关的指定边界层高度内。

RHAER: 边界层气溶胶散射参数的光谱依赖性对于相对湿度反应敏感。使用输入参数RHAER

来设置在边界层气溶胶模式中使用的相对湿度。设置RHAER=-1(默认值)来使用由当前模式大气中的温度和水汽计算得到的环境表面的相对湿度。当IAER=5时RHAER无效。

VIS: (水平路径)有边界层气溶胶影响下的0.55微米处的能见度(千米)。该参数不能

为由用户定义的气溶胶模式(IAER=5)设置光学厚度,但是确实通过垂直结构来影响该模式。

说明:不同于平流层气溶胶,边界层气溶胶具有预定义的垂直密度分布。这些垂直

结构模型随着能见度的改变而不同。(参见关于ZBAER和DBAER的讨论)

说明:在0.55微米处的边界层气溶胶光学厚度(吸收+散射)由下式给出:

tauaero(0.55um) = 3.912 * integral ( n(z)/n(0) dz) / VIS

其中,n(z)是气溶胶密度的垂直廓线。在5和23公里能见度模型中,指定的积

分分别是1.05公里和1.51公里。因此,

tauaero(0.55um) = 3.912*(1.05*w+1.51*(1-w))/vis

其中,w是两个极端之间的权重因子,并且由下式给出

(1/vis-1/23)

w = ------------------- , 5 < vis < 23

(1/5-1/23) w = 1 , vis < 5 w = 0 , vis > 23

说明:能见度被定义为以公里为单位,在0.55微米水平距离处,以0.02因子衰减的

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光束。

n(0)*sigma*VIS = -ln(.02),或者

VIS = 3.912/(n(0)*sigma)

其中sigma是气溶胶在0.55微米处的吸收+散射洁面。参见气象学词汇,美国气象学会,1959

ZBAER: 自定义气溶胶垂直剖面的高度网格(公里)。最多到MXLY的高度点可以被指定。

对于IAER的所有正值,ZBAER均是正值。

DBAER: 对于IAER的所有正值,在ZBAER高度网格点的气溶胶密度为正。最多到MXLY的密度

值可以被指定。密度值的数字必须与ZBAER的数字相匹配。用来指定气溶胶密度的单位是任意的,因为整体的轮廓是由用户指定的总垂直光学厚度缩放得到的。所有网格点的气溶胶密度是通过对ZBAER和DBAER的值进行对数插值得到的。当DBAER未设置时,使用从5s开始的正常垂直剖面。

例如

ZBAER=0,1,100

DBAER=1000,500,1 指定了气溶胶密度廓线先按照因子2(指数下降)在0到1公里高度下降,然后按照

因子500在1到100公里下降。

如果设置了DBAER但是没有设置ZBAER,那么DBAER的要素就被用来设置从底层开

始的每个计算层的气溶胶密度。

例如,

DBAER=10,0,1,0

将气溶胶放置在第一和第三层

如果既不设置ZBAER,也不设置DBAER,边界层气溶胶被假定遵循一个在规模高度

1.05到1.51之间按照能见度指数下降的预定义垂直分布(参见VIS)。因此,即使能见度不用来设置垂直光学厚度,它也可以通过垂直剖面来影响结果。注意,ZBAER和DBAER不影响气溶胶的总光学厚度。(参见关于VIS的讨论)。

TBAER: 边界层气溶胶的垂直光学厚度通常为0.55微米。对于IAER的所有值,TBAER输入都

是有意义的。当IAER=1,2,3,4,TBAER的指定值将取代从输入参数VIS中提取的气溶胶光学厚度(但是VIS依然控制着垂直结构模型,除非DBAER和ZBAER被设定)。

QBAER: QBAER是消光效率。QBAER只有在IAER=5时才为正。当TBAER被设置,QBAER按照

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下式设定消光光学厚度的光谱依赖性,

tau= tbaer * Qext(wave_length)/Qext(0.55)

其中Qext(wave_length)=QBAER插值替换是wave_length和wl_reference为0.55微米,

除非被WLBAER修改。

如果TBAER未设置,那么QBAER的值就被解释为在每个波长WLBAER的消光光学厚度。

例如,多过滤器的旋转遮光辐射计(MFRSR)安装的南部大平原ARM的网站,是能

够检索气溶胶光学厚度在6 SW光谱的渠道。该信息可以由SBDART提供,通过以下设置得到,

wlbaer= .414, .499, .609, .665, .860, .938

qbaer= 0.109, 0.083, 0.062, 0.053, 0.044, 0.041 wbaer=6*.9 gbaer=6*0.8

这种光谱信息被内插与或外推到使用QBAER的对数拟合与WBAER和GBAER的线性

拟合的所有波长上。许多气溶胶类型在波长消光效率上有幂律依赖。对QBAER进行数值内插或外推会重现这个问题,如果它存在于输入数据中。当气溶胶的信息是由单一波长提供时,QBAER不需要指定。

WLBAER:为用户定义气溶胶光谱依赖性的波长点(微米)。只IAER=5时使用。WLBAER(和

QBAER)在只有单一光谱点被设置时不需要指定。在这种情况下,气溶胶光学厚度将利用幂法外推到其他波长(参见ABAER)。如果WLBAER只有一个值被设定(IAER=5),那么该值就被用做参考波长,在该波长TBAER,WBAER和GBAER或PMAER都被应用。如果WLBAER未设置那么该参考波长默认为0.55微米。

WBAER:在IAER=5时使用的单次散射反照率。

WBAER代表在波长WLBAER处边界层气溶胶的单次散射反照率。

GBAER:在IAER=5时使用的不对称因子

GBAER代表在波长WLBAER处的边界层气溶胶的不对称因子。该值的数字必须与

WLBAER的数字相匹配。

当参数PMAER未设置或IMOMA不等于3时,GBAER项可忽略。

PMAER: 对边界层气溶胶散射相函数的勒让德矩,只有在IAER=5时为正。相函数的勒让德矩

被定义为下面对于散射相函数的积分,f:

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