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基于地基遥感数据太湖地区单相云光学特性的研究

尹炤寅  
【摘要】:云是影响气候变化和辐射收支平衡的重要因子,而光学特性则是决定其辐射特性的重要因素。目前,针对中国、尤其是气溶胶污染较高的长三角地区云光学特性的研究相对匮乏,同时卫星观测资料有待利用地基数据进行验证,因此,利用地基遥感数据研究该地区云的光学特性具有重要意义。本文基于南京信息工程大学太湖移动观测站一年地基遥感资料(包含多滤波遮光辐射计(MFRSR)、微脉冲激光雷达(MPL)、全天空成像仪(TSI)、微波辐射廓线仪(MWRP)等仪器观测数据),结合SBDART模式,采用不同方法、不同参数方案研究太湖地区薄云(进一步细化分为冰云、水云)、厚云的光学特性及云水路径、云滴有效半径等微物理特性。结果表明,(1)利用MFRSR仪器实测太阳直接辐射值计算波长指数并设定阈值,可区分云和气溶胶信息,在此基础上可利用MPL及TSI确定云相、云状,最终反演单相云的光学厚度;太湖地区个例反演结果表明,冰云和水云的光学厚度均存在由云体边缘向中心递增的特点,通常情况下,可由直接辐射值反演的水云个例较少、持续时间较短、云体几乎无变化,光学厚度高于冰云;(2)利用SBDART模式可构建联系地表太总阳辐射同太阳天顶角、云光学厚度、云滴有效半径的查算表,对于光学厚度较高的云,可对照MFRSR仪器实测的地表太阳总辐射推算其光学厚度;太湖地区2009年2月7日为厚云覆盖全天空的个例,当天云光学厚度均值约为20.3,在大多数时段大于10,峰值接近40。光学厚度随时间呈多峰型分布,峰值出现在云体抬升或下降的阶段;(3)利用微波辐射廓线仪可对云水路径进行反演,太湖地区2009年2月7日的云水路径均值约为0.35mm,峰值超过0.6mm,其变化趋势同云光学厚度相一致。在此基础上结合云滴有效半径值计算云光学厚度,结果表明当天云光学厚度均值约为24.3,同SBDART模拟结果较为一致,二者差值较大的情况出现在太阳天顶角变化较大的时段。


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