水平面直接辐射日曝辐量反演气溶胶光学厚度

• 作 者: 许潇锋 邱金桓 牛生杰
• 机 构: 南京信息工程大学,南京 210044 中国科学院大气物理研究所,北京 100029
• 出 处: 2011年第二十八届中国气象学会年会
• 发表日期: 2011年5期
• 关键词: 水平面 太阳直接辐射 气溶胶 光学厚度 日曝辐量

　　我国有98 个辐射观测站，其中长期（最早1957 年）开展总辐射和散射辐射日曝辐量观测的有60 多个站。为了利用这些辐射资料获取我国气溶胶光学特性的长期变化特征，本文发展了一个从宽带水平面太阳直接辐射日曝辐量（总辐射与散射辐射日曝辐量之差）反演光谱大气气溶胶光学厚度的方法，并对该方法的有效性进行了检验。从水平面太阳直接辐射日曝辐量反演气溶胶光学厚度（AOD）有4 个主要问题需要考虑：1）“等效”的瞬时太阳天顶角模式；2）AOD 日变化的影响；3）散射辐射订正误差的影响；4）云的影响。为了解决这些问题，文章首先发展了一个应用水平面太阳直接辐射日曝辐量反演AOD 的方法，其中包括建立一个适用于该日曝辐量的“等效”瞬时太阳天顶角模式；然后，基于气溶胶标高提出了一个云影响甄别的方法；最后，基于AERONET 气溶胶产品，对本文AOD 反演方法和云甄别方法分别进行了误差分析和比对验证。基于辐射传输模式模拟结果，对本文反演方法的敏感性检验和误差分析表明：五种大气条件下，“等效”瞬时太阳天顶角的最大绝对误差不超过0.013，平均为0.009；由此引起的光学厚度的最大反演误差为4.81％，平均为3.66％；虽然AOD 的日变化对单日反演结果影响较大，但若综合考虑各种AOD 日变化情况，则对大量反演结果平均值的影响并不明显，所以一段较长时间内（如季、年）光学厚度平均值是可信的；散射辐射订正的绝对误差≤20％时，AOD 平均反演误差≤4％，即使散射辐射误差范围达到－50％～50％，光学厚度平均误差也≤13％。通过与AERONET 产品（北京站）的比对验证表明：本文发展的光学厚度反演方法和云影响甄别方法都是有效的；晴空反演的0.75 μm光学厚度与AERONET 的相关系数超过0.95，平均误差约0.02；运用云甄别方法后，多年季节和年平均AOD 的计算得到了较大改善，与AERONET 计算值具有较好的一致性。