广州地区云天气溶胶辐射效应研究

来源 :第21届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2015年学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyjwxb
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  本研究利用偏振激光雷达结合微波辐射计同步探测广州区域有云情况下气溶胶垂直光学特性,观测时间为2010 年11 月.应用Fernald 方法来求解激光雷达方程,结合前向和后向积分反演气溶胶消光系数廓线,通过回波信号按高度划分高、中、低三种云,同时利用退偏比区分冰云和水云.整个期间,一共有6 次灰霾过程,对应的边界层高度都较低,最低边界层高度在500 米以内.进一步利用SBDART 模式计算不同类型云对气溶胶辐射效应的影响,分别设计5 种情况,包括无云无气溶胶、无云灰霾天、无云清洁天、高云灰霾天、中云灰霾天,其中清洁、灰霾天的气溶胶消光系数和云高、云厚以激光雷达反演结果代入模式.结果表明:清洁日的加热率比无气溶胶的略大,灰霾日的加热率明显比无气溶胶要大得多,两者的差别由地表处的3.7K/d 到2km 处的0.9K/d,差别随高度增加而减少.灰霾日的地表处的加热率高达6.48 K/d.不考虑气溶胶到达地表处的净短波通量为913.08 W/m2,清洁日为895.36 W/m2,灰霾日仅为806.03 W/m2.而三者到达地表处的向下直接辐射通量分别为997.15 W/m2、884.39 W/m2、510.25 W/m2.灰霾严重时,气溶胶对地表处的净短波辐射通量衰减为11.7%,直接辐射通量衰减达48.8%;有高云的时候,由于高云光学厚度较小,距离地面较远,对中低层的影响较小,仅在云层下方几公里处的加热率略有减少.当有中云出现时,对云层上下方的辐射通量都有明显的改变.云层的遮挡了太阳辐射通量,导致地表处的加热率减少0.93 K/d.灰霾日有高云时地表处的净短波通量和向下直接辐射通量分别776.22 W/m2 和252.59 W/m2;而有中云时两者仅为为591.6 W/m2 和3.2 W/m2;高云和灰霾共同使得到达地表处的净短波辐射通量衰减15%,直接辐射通量衰减74.7%;而中云和灰霾共同使得这两个通量的衰减量达到40.7%和99.7%.不管是清洁日还是灰霾日,气溶胶对长波冷却率影响不大.仅仅在气溶胶层反射和吸收地球的长波辐射,起到一定保温作用,使得地表处的冷却率仅降低0.07K/d.云的存在使得保温作用进一步加强,有高云时,冷却率进一步降低0.17 K/d.有中云时,云下大气长波冷却率降低2.1 K/d.
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