春季黄海水体太阳辐射传输及加热率空间分布特征

【摘要】：太阳辐射能量通过上层海洋传输过程是上层海洋热、动力学和初级生产力定量分析和模型建立的基础。太阳辐射分为短波辐射和红外辐射(700nm分割),红外辐射衰减系数很大,在上层3m内几乎全部吸收,与水体成分无关。短波辐射能穿透一定深度水体并对其直接加热,其衰减系数同固有光学性质相关。 本文基于MOMO辐射传递模拟工具,以SOLAS航次测量ACS数据作为输入,模拟了春季黄海中午无云、中午有云、上午有云时短波辐射,红外辐射使用已有成熟模型计算,而后分析3种环境条件下太阳辐射传输和加热率空间分布特征,并分析固有光学性质、云、太阳天顶角的影响。 环境条件相同时水下太阳辐射只取决于短波辐射,其透过率和加热率的空间分布特征同短波辐射传输空间分布特征相同,短波辐射透过率越小的区域太阳辐射透过率越小加热率越大。苏北浅滩、山东半岛海域和南黄海中部相同深度短波辐射透过率相对较小。 短波辐射影响因素为固有光学性质(吸收和散射),黄海单次散射反照率大于0.6,散射对短波辐射影响高于吸收。苏北浅滩和山东半岛海域悬浮无机物含量很高,散射为影响短波辐射传输的绝对主导因素,其他区域吸收对短波辐射影响不可忽略,南黄海中部浮游植物吸收很高导致短波辐射透过率相对较小。 天空完全被云覆盖时,短波辐射透过率要小于无云时,并且因为红外反照率要大于无云时,对应红外辐射透过率也要小于无云时,但是云增大了短波辐射占总辐射的比例,致使总太阳辐射透过率要大于无云时,两者最大相差0.042。有云时入射到海表面太阳辐射为197.9 W/m2,比无云时926.5 W/m2小78.64%,加热率减少78%-82%。 上午太阳天顶角45°要大于中午25°,短波辐射透过率小于中午时,红外透过率略相差非常小,短波辐射所占比例相同,天顶角通过改变短波辐射透过率来改变太阳辐射透过率,上午太阳辐射透过率比中午小25%以内。上午入射到海面太阳辐射为684.7W/m2,要小于中午无云太阳辐射,上午无云加热率也要比中午无云时小25%-30%。