多卫星短波辐射数据制作与分析评估

发布时间：2020-10-20 23:36

　　 太阳辐射是地球能量的主要来源,对于整个地气系统的能量收支平衡、地气能量交换、陆面生态水文过程以及天气气候的形成等都具有重要影响。地面短波辐射作为太阳辐射的一个重要分支,研究其时空变化规律,不仅有助于了解区域的气候变化规律,还可以间接推断该区域的大气组成、大气气溶胶的光学厚度及分析其变化,从而可分析污染物等大气环境状况。地面短波辐射作为陆面模式重要的驱动数据,有效的改进地面短波辐射数据的产品质量,可降低大气驱动数据的不确定性,进一步提高陆面模式模拟的精度。本文对国内外地面短波辐射获取方法进行了调研与分析,利用大气辐射传输计算模型DISORT,输入FY-2系列静止气象卫星可见光数据以及大气输入场等资料,反演地面短波辐射,并与几套应用交广泛的短波辐射数据产品进行了对比评估;制作长时间序列地面短波辐射数据集,并进行评估与分析;使用多重网格变分分析方法融合站点观测来提高卫星反演地面短波辐射产品精度,并将其应用到CMA高分辨率陆面数据同化业务系统(CMA High Resolution Land Data Assimilation System (HRCLDAS)中。本文研究要结论如下:(1)不同版本地面短波辐射数据产品对比评估,FY-2E两套卫星反演地面短波辐射产品即SWDN-1.0和SWDN-2.0,相比之下,SWDN-2.0的效果要优于SWDN-1.0,两套数据产品都存在均方根误差和平均偏差偏大的现象。相比于ERA-Interim再分析资料,FY-2E卫星反演地面短波辐射产品精度高,低于CERES卫星反演产品SYN1deg,但FY-2E卫星反演地面短波辐射产品时空分辨较高,能够展现更多的辐射变化的细节。(2)长时间序列地面短波辐射数据集制作,使用FY-2系列静止气象卫星可见光数据以及ERA-Interim再分析资料的臭氧、大气可降水、地面气压等数据反演制作2006-2015年地面短波辐射数据集,该数据集能够较好表现我国地面短波辐射的时间和空间分布。(3)实验改进,使用多重网格变分分析方法,以FY-2G卫星反演的地面短波辐射产品作为背景场,融合以Hybrid模型计算得到的站点地面短波辐射数据,融合后效果较好,能有效提高卫星反演地面短波辐射产品精度;使用新的FY-2G定标系数进行卫星反演地面短波辐射,反演结果存在较大负偏差。高度角订正后进行卫星反演地面短波辐射能有效降低系统性偏差。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P407;P422
【部分图文】：

利用ＦＹ－２静止卫星上可见光通道观测信息，基于大气辐射传输模型??ＯＲＴ反演得到地面短波辐射，生成一套时间序列较长、高质量、高时（逐小时，〇．〇６２５°ｘ〇．〇６２５。）东亚区域（０－６５°Ｎ，?６０－１６０°Ｅ）地面短波据集产品。利用地面观测，再分析数据以及同类卫星产品对卫星反演辐射数据产品进行质量检验与评估，为中国地区太阳辐射变化研宄以式驱动数据参量提供高质量地面波短波辐射数据产品。??本文研宄的主要内容包括：??（１）地面短波辐射数据产品研制，学习大气辐射传输模型ＤＩＳＯＲＴ，研法，收集反演过程中需要的ＦＹ２系列卫星观测资料，ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ再，ＤＥＭ以及地表反射率数据等。??（２）不同版本地面短波辐射数据的对比评估，使用ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ再分析资氧、大气可降水、地面气压等数据替换ＦＹ－２Ｅ地面短波辐射反演算法平均大气场，然后利用中国地区（２００９－２０１４年）９１个站点的地面观测数

?：：處：???，???，－Ｍ．?．???，??Ｉ??９０°’?Ｅ?１００４?Ｅ?１１０６?Ｅ?１２０４?Ｅ?１３０Ａ?Ｅ??图１．１中国气象辐射观测台站空间分布??利用ＦＹ－２静止卫星上可见光通道观测信息，基于大气辐射传输模型??ＤＩＳＯＲＴ反演得到地面短波辐射，生成一套时间序列较长、高质量、高时空分??辨率（逐小时，〇．〇６２５°ｘ〇．〇６２５。）东亚区域（０－６５°Ｎ，?６０－１６０°Ｅ）地面短波辐??射数据集产品。利用地面观测，再分析数据以及同类卫星产品对卫星反演地面??短波辐射数据产品进行质量检验与评估，为中国地区太阳辐射变化研宄以及陆??面模式驱动数据参量提供高质量地面波短波辐射数据产品。??本文研宄的主要内容包括：??（１）

均来自ＣＩＭＩＳＳ。由于ＣＩＭＩＳＳ中存储的气温、气压、相对湿度以及日照时数数??据来自不同的数据库且每个时次的数据条数有变化，每个时次同时包含气温、??气压、相对湿度以及日照时数数据的站点数在２０００左右（见图２．１）。??＿，?｜?｜?１?！?ｒ?￣Ｉ?Ｉ?Ｉ?＇?Ｉ?Ｔ??７５°Ｅ?９０°Ｅ?１０５＊Ｅ?１２０＊Ｅ?１３５＊Ｅ?７５°Ｅ?９０ｅＥ?ｉ〇５°Ｅ?１２０ＢＥ?１３５ａＥ??图２．１实际选用辐射观测站与Ｈｙｂｒｉｄ计算输出的站点分布图??２．２技术与方法??２．２．１?ＤＩＳＯＲＴ?模型??辐射传输过程是大气辐射的关键步骤，辐射传输的物理过程被描述为一个??微积分方程。在考虑散射和吸收介质的条件下，即使是平行大气假设下，辐射??传输方程的精确解也很难获得，因此需要近似解。在众多的方案中，二流近似??方法是在考虑计算效率的条件下最可行的方法。目前大多数的辐射传输方程，??仍然采用二流近似方法Ｗ，其中离散纵标法［６°］是使用最多方法之一。??１２??
【参考文献】

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本文编号：2849317