太陽輻射是地球能量的主要來源,對于整個地氣系統(tǒng)的能量收支平衡、地氣能量交換、陸面生態(tài)水文過程以及天氣氣候的形成等都具有重要影響。地面短波輻射作為太陽輻射的一個重要分支,研究其時空變化規(guī)律,不僅有助于了解區(qū)域的氣候變化規(guī)律,還可以間接推斷該區(qū)域的大氣組成、大氣氣溶膠的光學厚度及分析其變化,從而可分析污染物等大氣環(huán)境狀況。地面短波輻射作為陸面模式重要的驅動數(shù)據(jù),有效的改進地面短波輻射數(shù)據(jù)的產品質量,可降低大氣驅動數(shù)據(jù)的不確定性,進一步提高陸面模式模擬的精度。本文對國內外地面短波輻射獲取方法進行了調研與分析,利用大氣輻射傳輸計算模型DISORT,輸入FY-2系列靜止氣象衛(wèi)星可見光數(shù)據(jù)以及大氣輸入場等資料,反演地面短波輻射,并與幾套應用交廣泛的短波輻射數(shù)據(jù)產品進行了對比評估;制作長時間序列地面短波輻射數(shù)據(jù)集,并進行評估與分析;使用多重網(wǎng)格變分分析方法融合站點觀測來提高衛(wèi)星反演地面短波輻射產品精度,并將其應用到CMA高分辨率陸面數(shù)據(jù)同化業(yè)務系統(tǒng)(CMA High Resolution Land Data Assimilation System (HRCLDAS)中。本文研究要結論如下:(1)不同版本地面短波輻射數(shù)據(jù)產品對比評估,FY-2E兩套衛(wèi)星反演地面短波輻射產品即SWDN-1.0和SWDN-2.0,相比之下,SWDN-2.0的效果要優(yōu)于SWDN-1.0,兩套數(shù)據(jù)產品都存在均方根誤差和平均偏差偏大的現(xiàn)象。相比于ERA-Interim再分析資料,FY-2E衛(wèi)星反演地面短波輻射產品精度高,低于CERES衛(wèi)星反演產品SYN1deg,但FY-2E衛(wèi)星反演地面短波輻射產品時空分辨較高,能夠展現(xiàn)更多的輻射變化的細節(jié)。(2)長時間序列地面短波輻射數(shù)據(jù)集制作,使用FY-2系列靜止氣象衛(wèi)星可見光數(shù)據(jù)以及ERA-Interim再分析資料的臭氧、大氣可降水、地面氣壓等數(shù)據(jù)反演制作2006-2015年地面短波輻射數(shù)據(jù)集,該數(shù)據(jù)集能夠較好表現(xiàn)我國地面短波輻射的時間和空間分布。(3)實驗改進,使用多重網(wǎng)格變分分析方法,以FY-2G衛(wèi)星反演的地面短波輻射產品作為背景場,融合以Hybrid模型計算得到的站點地面短波輻射數(shù)據(jù),融合后效果較好,能有效提高衛(wèi)星反演地面短波輻射產品精度;使用新的FY-2G定標系數(shù)進行衛(wèi)星反演地面短波輻射,反演結果存在較大負偏差。高度角訂正后進行衛(wèi)星反演地面短波輻射能有效降低系統(tǒng)性偏差。
【學位單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：P407;P422
【部分圖文】：

利用ＦＹ－２靜止衛(wèi)星上可見光通道觀測信息，基于大氣輻射傳輸模型??ＯＲＴ反演得到地面短波輻射，生成一套時間序列較長、高質量、高時（逐小時，〇．〇６２５°ｘ〇．〇６２５。）東亞區(qū)域（０－６５°Ｎ，?６０－１６０°Ｅ）地面短波據(jù)集產品。利用地面觀測，再分析數(shù)據(jù)以及同類衛(wèi)星產品對衛(wèi)星反演輻射數(shù)據(jù)產品進行質量檢驗與評估，為中國地區(qū)太陽輻射變化研宄以式驅動數(shù)據(jù)參量提供高質量地面波短波輻射數(shù)據(jù)產品。??本文研宄的主要內容包括：??（１）地面短波輻射數(shù)據(jù)產品研制，學習大氣輻射傳輸模型ＤＩＳＯＲＴ，研法，收集反演過程中需要的ＦＹ２系列衛(wèi)星觀測資料，ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ再，ＤＥＭ以及地表反射率數(shù)據(jù)等。??（２）不同版本地面短波輻射數(shù)據(jù)的對比評估，使用ＥＲＡ－Ｉｎｔｅｒｉｍ再分析資氧、大氣可降水、地面氣壓等數(shù)據(jù)替換ＦＹ－２Ｅ地面短波輻射反演算法平均大氣場，然后利用中國地區(qū)（２００９－２０１４年）９１個站點的地面觀測數(shù)

?：：處：???，???，－Ｍ．?．???，??Ｉ??９０°’?Ｅ?１００４?Ｅ?１１０６?Ｅ?１２０４?Ｅ?１３０Ａ?Ｅ??圖１．１中國氣象輻射觀測臺站空間分布??利用ＦＹ－２靜止衛(wèi)星上可見光通道觀測信息，基于大氣輻射傳輸模型??ＤＩＳＯＲＴ反演得到地面短波輻射，生成一套時間序列較長、高質量、高時空分??辨率（逐小時，〇．〇６２５°ｘ〇．〇６２５。）東亞區(qū)域（０－６５°Ｎ，?６０－１６０°Ｅ）地面短波輻??射數(shù)據(jù)集產品。利用地面觀測，再分析數(shù)據(jù)以及同類衛(wèi)星產品對衛(wèi)星反演地面??短波輻射數(shù)據(jù)產品進行質量檢驗與評估，為中國地區(qū)太陽輻射變化研宄以及陸??面模式驅動數(shù)據(jù)參量提供高質量地面波短波輻射數(shù)據(jù)產品。??本文研宄的主要內容包括：??（１）

均來自ＣＩＭＩＳＳ。由于ＣＩＭＩＳＳ中存儲的氣溫、氣壓、相對濕度以及日照時數(shù)數(shù)??據(jù)來自不同的數(shù)據(jù)庫且每個時次的數(shù)據(jù)條數(shù)有變化，每個時次同時包含氣溫、??氣壓、相對濕度以及日照時數(shù)數(shù)據(jù)的站點數(shù)在２０００左右（見圖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??圖２．１實際選用輻射觀測站與Ｈｙｂｒｉｄ計算輸出的站點分布圖??２．２技術與方法??２．２．１?ＤＩＳＯＲＴ?模型??輻射傳輸過程是大氣輻射的關鍵步驟，輻射傳輸?shù)奈锢磉^程被描述為一個??微積分方程。在考慮散射和吸收介質的條件下，即使是平行大氣假設下，輻射??傳輸方程的精確解也很難獲得，因此需要近似解。在眾多的方案中，二流近似??方法是在考慮計算效率的條件下最可行的方法。目前大多數(shù)的輻射傳輸方程，??仍然采用二流近似方法Ｗ，其中離散縱標法［６°］是使用最多方法之一。??１２??
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本文編號：2849317