SBDART辐射传输模式的输入 (6)

荒城旧梦 分享 2020-06-21 下载文档

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pmaer(i) = | f(mu) P(i,mu) d mu / | f(mu) d mu

/ / /

其中P(i,mu)是勒让德多项式,mu是散射角的余弦值,并且积分的范围为从-1到1。

对于i=0勒让德矩始终为1。因此,第零级矩是通过SBDART假定,并需要被指定。

不同于以往的边界层气溶胶参数,你需要为每个波长点指定至少NSTR值,为总的

NSTR*NAER的值,其中NAER是波长点数目的提供值。规范的顺序应该是按照波长波长变化最快。例如,下面是4波长和6束流的情况:

nstr=6

wlbaer=.400,.500,.600,.700 wbaer =0.88,0.89,0.91,0.92 pmaer= 0.80,0.70,0.60,0.50,

0.64,0.49,0.36,0.25, 0.51,0.34,0.22,0.12, 0.41,0.24,0.13,0.06, 0.33,0.17,0.08,0.03, 0.26,0.12,0.05,0.02

ABAER: 波长(埃模型)指数用于推断WLBAER范围以外的波长范围的BLA消光效率[Qext ~

(lambda)^(-abaer)]。该参数只有在IAER=5时才执行。(默认值=0)

IMOMA:用于控制边界层气溶胶的相函数。当IAER=5时IMOMA的值可忽略,并且PMAER需

被指定。注意在IMAMO=3时不对称因子必须指定(默认值=3)。

1 各向同性散射

2 瑞利散射

3 henyey_greenstein(g(re)) <-- default

4 被garcia/siewert指定的雾霾L 5 被garcia/siewert指定的云c.1

SPOWSER:将SPOWDER设置为真将导致从-1公里延伸到0公里的额外的次表面层来在大气网

格底部上增加。该层可以用来模拟对表面反射和由颗粒状表面材料引起的热辐射的影响(即,雪盖和沙地)。表面层的散射特性可以由云或气溶胶输入指定。例如,在统计有100微米雪粒的雪盖表面上的薄水云可以由下列输入文件模拟:

&INPUT

sza=30, idatm=4, spowder=t wlinf=.3, wlsup=2, iout=1 tcloud= 10000, 10 zcloud= -1, 2 nre= -100, 10

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/

相似的是,地表和大气的散射特性可以从IAER=-1的aerosol.dat文件中读取。为了模

拟半无限颗粒状表面层,底层的光学厚度应设置的非常大,即,10000,如在本例中所示。然而,一个更小的光学厚度也可以被指定与ISALB选择出的次表层的给定值相连接。因此,在前面的例子中,有薄雪层覆盖的草地效果可以通过设置cloud=100,10 和isalb=6来模拟。

说明:当设置了SPOWDER,BTEMP将不再设定地表面温度。相反,它将设定颗粒

材料下的次表面水平的温度。目前没有办法把表面温度(在小颗粒层以上)设定为底层大气温度以外的数值。

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

NOTHRM:nothrm=-1 =>只在波长大于2.0时热辐射才开启(默认)

(说明:白天时,太阳辐射是比2.0微米处热辐射大大约1.e5的一个

因子)

nothrm=0 =>对于所有波长,热辐射均开启

nothrm=1 =>无热辐射

说明:如果热辐射需要,确保模式大气中的温度步长足够小,从而解决普朗克函数

的变化。如果大气中连续层之间的温差超过20K,DISORT辐射传输模块的原始版本将发出警告信息。所有标准大气至少在1平流层中违反了此条件。此警告消息已被禁用,以避免在SBDART的标准输出中出现杂波。如果来自平流层的近红外热辐射对于你的程序是很重要的,你应该提供给SBDART一个有更高分辨率结果的新的大气模式。(参见ZGRID1,ZGDID2和NGRID)

KDIST: KDIST=-1导致相关-k光学厚度和权重因子由文件CKATM盒CKTAU中读取。用来读取

这些文件的格式记录在子程序gasinit和readk中,都是在文件taugas.f中。

如果WLINF等于WLSUP,在文件CKTAU中的所有波数都会被处理,否则,只有在

10000./WLSUP到10000./WLINF范围内的那些波数会被使用。

说明:KDIST=-1将禁用所有用来控制气态大气廓线方面的输入参数。因此,KDIST=-1

将禁用输入参数WLINC, AMIX, SCLH2O, UW, UO3, O3TRP, ZTRP,XN2, XO2, XCO2, XCH4, XN2O, XCO, XNO2, XSO2, XNH3, XNO,XHNO3, XO4, RHCLD, KRHCLR, NGRID, ZGRID1, ZGRID2,PBAR,和 ZPRES。

KDIST=0将导致LOWTRAN传输函数的负对数被设置为由于分子吸收产生的光学厚

度。在多重散射很重要,但是在分子吸收很弱或散射光学厚度很小时不是完全错误的情况下,这种近似是不恰当的。

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KDIST= 1导致SBDART使用关于大气气体吸收的LOWTRAN7的K分布模型。因为使用了

3个指数拟合,SBDART在KDIST>0时的执行时间比KDIST=0时要长3倍。

KDIST=2 K-拟合传输完全匹配LOWTRAN沿太阳光束方向传输。当计算的在云的光学

厚度以下的表面辐照度小于10时,该项可能有用。这是因为,在这个薄云情况下,许多到达表面的辐射都是沿着直射光束方向传播。

KDIST=3会导致K-拟合传输与沿散射层以上部分大气的太阳光束直射方向的

LOWTRAN传输完全匹配。由于散射光学厚度增加超过1,这时的k-拟合因子将退回到3个初始的LOWTRAN值。在波长大于4微米时,倾斜路径校正的影响将降为0,其中太阳能的输入的重要性降低。KDIST=3是默认值。

ZGRID1:这三个参数可以用来改变网格ZGRID2:模式大气的分辨率。ZGRID1控制NGRID:网 ZGRID2:格底部的分辨率同时ZGRID2设定最大允许步长(在网格顶部)。NGRID设定网格点 NGRID: 的数字。例如,ZGRID1=.5, ZGRID2=30, NGRID=45指定了一个45元的网格,其分辨率

在整个网格较低部分为0.5公里,并有最大步长30公里。

网格的重新定义是在子程序ATMS调用之后进行。这样就允许标准内部大气和用户

定义的大气一样可以重新定义网格(与IDATM=0一起读取)。无论多少网格点用来指定原始大气,重新划分网格的大气都将保留NGRID的垂直数组元素。ZGRID1和ZGRID2的默认值分别被设置为1公里和30公里。NGRID的默认值=0将导致初始未修改的大气模式被使用。内部参数,MXLY,将设定水平允许的最大数量。设置NGRID>MXLY将导致NGRID被设置为MXLY。

如果NGRID为负,那么SBDART会在标准化输出重新定义网格后的Z,P,T,WH,WO的值

之后结束执行。该项可以用来预测给定设置的ZGRID1,ZGRID2和abs(NGRID)值的影响。请注意,重新定义网格后的与负值NGRID一起列出的大气将保留UW, UO3, O3TRP, PBAR, ZPRES, RHCLD, 和KRHCLR的非默认值的影响。

输出项 ======

IDB: 诊断输出选择器(整数数组)

IDB的输出标志是用来选择各种计算参数的输出诊断。设置IDB(n)=m,其中m是任何

非零整数,将会导致与数组下标n有关的诊断结论被列出。对于n的一些值,增加m的值(例如,IDB(8)=2)将产生更多详细的诊断结论。(默认值=0)

数组下标

idb(1) 输出的是对IOUT输出中数量的解释

idb(2) 输出的是相对湿度和水汽密度

idb(3) 用于气体吸收诊断的大气廓线 输出z,p,t和correlated-k等参数

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idb(4) 如果iday不为0,输出iday,time,alat,alon 输出sza,solfac,z,p,t,h2o,o3

idb(5) 云参数:输出wl,z(i),dtauc(i),ssa(i),pmom(i,1:n)

其中z(i)是海拔高度(云层由z(i)延伸到z(i+1)),dtauc(i)是由第i层贡献的云层

光学厚度,ssa(i)是云层i的单次散射反照率,pmom(i,1:n)是云层散射相函数的第一个n矩。如果idb(5)=1,SBDART将在输出碰到的第一个波长的这些信息之后结束执行。如果idb(5)=2,代码将产生由WLINF,WLSUP和WLINC指定的所有波长的输出。

idb(6) 气溶胶单次散射反照率的不对称因子

整层(taua)和边界层气溶胶(tauab)的光学厚度增加值。总光学厚度显示在输

出结果的最后一行。

idb(7) 当kidist大于0,

idb(7)=1 仅对于表面层适用,

输出wl, wn, tau_h2o, tau_h2o_c, tau_o3,tau_c2o, tau_o3, tau_n2o,

tau_co,tau_ch4, tau_o2+n2, tau_trace, tau_totals

idb(7)=2 与idb(7)=1相同,但是是对于所有层均适用 idb(7)=3 与idb(7)=2相同,并且增加3-参数k-分布的输出

当kdist小于0,

idb(7)=1 列出wn(iw),trans(iw) idb(7)=2 列出wn(iw),solband(iw)

idb(7)=3 列出gwt(iw,ik)和dtauk(iw,ik,iz)

其中

iw 是波数下标 ik 是k-分布下标 iz 是层数下标 wl 是波长 wn 是波数

tau_??= 组成部分的-log(传输量) h2o = 水汽

h2o_c = 水汽连续区

o3 = 臭氧的线区和连续区 n2o = 氧化亚氮 ch4 = 甲烷

o2+n2 = 氧气和氮气的线区和连续区 trace = no,so2,no2,nh3

solband 是区域内的toa太阳辐照度 gwt 是k-分布权重

dtauk 是k-分布光学厚度

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说明:为了节省时间,当idb(7)设定时正常辐射传输数量不需要计算。

idb(8) 在isalb=7,8,9或者-7,-8,-9时的表面brdf诊断

idb(8)=1:对于给定的太阳天顶角,表面brdf函数集成在立体角以得到表面

反照率(反照率基本上是在热辐射关闭时的botup/botdn的比值)。

如果isalb为正(7,8,9)并且ibd(8)=2:brdf函数是与用来列出iout=20辐射输

出有相同形式的输出。假设接收辐射平行于太阳光束方向,通常由botup填充的输出位置被定向反照率填充。

idb(9) 由瑞丽散射,气溶胶,云分子连续区和线区,单次散射反照率和不对称因子

产生的光学厚度。如果KDIST=1,k-拟合中每个方面额外输出都会产生。

ZOUT: 为IOUT输出指定BOT和TOP海拔点(公里)的2个元素的数组。例如ZOUT=0,,50将为0

和50公里的海拔点指定输出信息。表面值通常设定为0。请注意,产生输出结果的实际层是通过发现接近选定的ZOUT(1)和ZOUT(2)值的大气层来确定的。(默认值=1,100)

此参数可以用来确定特特定大气层中的辐射吸收量。例如,zout=2,3, tcloud=10,

zcloud=2,iout=10将产生在云层正上方和正下方的流量输出,从这之中,云吸收量可以通过topdn-topup-botdn+botup计算得到。

IOUT: 标准输出选择器 数值 -------

0. 不产生标准输出,不调用DISORT子程序,但是由气体吸收或气溶胶子程序中的idb

选择出的诊断结果为有效的。

1. 对于每个波长都有一项输出记录, 输出量为,

WL,FFV,TOPDN,TOPUP,TOPDIR,BOTDN,BOTUP,BOTDIR

WL =波长 (微米) FFV =过滤函数值

TOPDN =在ZOUT(2)的总向下流量km (w/m2/micron) TOPUP =在ZOUT(2)的总向上流量km (w/m2/micron) TOPDIR=在ZOUT(2)的直接向下流量km (w/m2/micron) BOTDN =在ZOUT(1)的总向下流量km (w/m2/micron) BOTUP =在ZOUT(1)的总向上流量km (w/m2/micron) BOTDIR=在ZOUT(1)的直接向下流量km (w/m2/micron)

说明:过滤函数值,FFV,应该被用于对波长间隔的积分。例如,如果WLINC被

设置为正(波长增量恒定),在WLINF和WLSUP之间的间隔内的表面总能量(w/m2)应该是下式的总和

WLINC*SUM(FFV(I)*BOTDN(I))

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