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漫射光化通量的二流四流混合近似算法求解

张峰  
【摘要】:本文利用二流近似方法解析求解源函数,最后获得四流近似的辐射强度,并把该方法应用到光化辐射通量的计算中。本文还对二流近似、四流近似、二流四流混合近似这三种算法的精度和效率进行比较,分析了在不同的太阳天顶角、大气光学厚度、地表反照率下,考虑分子、气溶胶、霾和云的漫射光化通量。主要结果如下: (1)对于守恒或者非守恒的瑞利散射大气,δ-二流四流混合近似算法的精度接近δ-四流近似的精度,并且比δ-二流近似的精度更高。 (2)对于非吸收性气溶胶,当光学厚度τ1分别等于0.02、2.5、5的条件下,基于离散纵标的δ-二流四流混合近似算法的精度和δ-四流近似的算法的精度相当,在其他情况下,δ-四流近似的算法更好。并且基于离散纵标方案的δ-二流四流混合近似算法的精度要比基于爱丁顿、半球近似的δ-二流四流混合近似算法的精度更高。 (3)对于本文给定的云模型C1和霾模型L的光化通量计算,基于离散纵标的δ-二流四流混合近似算法比基于爱丁顿、半球近似方案的δ-二流四流混合近似算法精度要高。 (4)总体而言,对于漫射光化通量的计算,δ-二流近似的误差最大。而δ-四流近似在任何大气条件下都能得到可靠的结果。基于离散纵标的δ-二流四流混合近似算法的精度与δ-四流近似接近。从精度和效率两个方面考虑,基于离散纵标的δ-二流四流混合近似算法吸纳了二流近似精度速度快的优点和四流近似精度高的优点,它能在速度略低于二流近似的情况下达到接近四流近似的精度。因此它非常适用于光化通量的计算。 (5)另外,本文还提出了一种新的处理漫射因子的拟合方案,通过与前人提出的方案相比,该方案具有较高的拟合精度;然后,本文将该拟合方案和前人提出的方案同时放入辐射传输模式中来计算大气加热率,结果表明:新方案的结果总体上优于前人的结果,尤其是对45 km以上的中间层大气。


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