考慮氣壓的晴空大氣下行長波輻射參數(shù)化方案及其適用性分析*

孟 琦

1 中國科學(xué)院青藏高原研究所，北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

提 要： 基于Prata晴空大氣下行長波輻射參數(shù)化方案，針對其在高原地區(qū)及可降水量較小地區(qū)理論精度較差的缺點(diǎn)，考慮不同高度的大氣柱發(fā)射的長波輻射量不同，提出了三種考慮氣壓的大氣下行長波輻射參數(shù)化方案，通過全球ERA-5再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合確定經(jīng)驗(yàn)常數(shù)并在全球不同區(qū)域?qū)ζ溥m用性進(jìn)行了分析。模擬結(jié)果表明，考慮氣壓的參數(shù)化方案有效地改善了可降水量減小時Prata方案大氣發(fā)射率收斂過快的不足，三種新方案在青藏高原安多地區(qū)和南美洲圣路易斯地區(qū)的下行長波輻射模擬結(jié)果相對于觀測值和ERA-5再分析數(shù)據(jù)的平均偏差和均方根誤差均更小，模擬精度相對Prata方案均有提高，適用性更強(qiáng)。

引 言

大氣發(fā)射的下行長波輻射是全球輻射能量收支平衡中一個非常重要的成分，也是地表輻射模型中輻射預(yù)算的關(guān)鍵組成部分，準(zhǔn)確計算大氣下行長波輻射有利于了解影響地表能量平衡的因素(Zhu et al,2017)。同時,大氣下行長波輻射研究在預(yù)報夜間霜凍、霧、溫度變化、云量及改善區(qū)域天氣預(yù)報、確定輻射冷卻率、衡量氣候變化和計算全球增暖等方面也發(fā)揮著重要作用(彭麗春等，2015)。

目前獲得晴空下行長波輻射的方法主要有三種：地面氣象站輻射計直接觀測、根據(jù)復(fù)雜的大氣輻射傳輸模型精確計算及通過經(jīng)驗(yàn)公式計算獲得。輻射計直接觀測能方便準(zhǔn)確地得到下行長波輻射值，但地面觀測站點(diǎn)分布不均，因此大部分地區(qū)不具備直接觀測的條件，目前只有部分國家氣象觀測站能獲取相關(guān)數(shù)據(jù)(李偉斌等，2015)。……