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夏季西藏4个站点大气向下长波辐射观测分析

刘梦琪 郑向东 赵春生

刘梦琪, 郑向东, 赵春生. 夏季西藏4个站点大气向下长波辐射观测分析. 应用气象学报, 2018, 29(5): 596-608. DOI: 10.11898/1001-7313.20180508..
引用本文: 刘梦琪, 郑向东, 赵春生. 夏季西藏4个站点大气向下长波辐射观测分析. 应用气象学报, 2018, 29(5): 596-608. DOI: 10.11898/1001-7313.20180508.
Liu Mengqi, Zheng Xiangdong, Zhao Chunsheng. Observational analysis of summer atmospheric downward longwave radiation at 4 sites on the Tibetan Plateau. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(5): 596-608. DOI:  10.11898/1001-7313.20180508.
Citation: Liu Mengqi, Zheng Xiangdong, Zhao Chunsheng. Observational analysis of summer atmospheric downward longwave radiation at 4 sites on the Tibetan Plateau. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(5): 596-608. DOI:  10.11898/1001-7313.20180508.

夏季西藏4个站点大气向下长波辐射观测分析

DOI: 10.11898/1001-7313.20180508
资助项目: 

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 2011Z003

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201406001

国家自然科学基金项目 91637107

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 2013Z005

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201106023

国家自然科学基金项目 91537213

详细信息
    通信作者:

    郑向东, 邮箱:xdzheng@cma.gov.cn

Observational Analysis of Summer Atmospheric Downward Longwave Radiation at 4 Sites on the Tibetan Plateau

  • 摘要: 对2011—2016年部分夏季时段分别在西藏那曲、拉萨、林芝和阿里观测的大气向下长波辐射(L)进行分析,结果显示:L具有明显的日变化,最大值出现在北京时间15:00前后,而最低值出现在凌晨至10:00,日平均值林芝最高(368 W·m-2),其次是拉萨(319 W·m-2)、阿里(305 W·m-2)和那曲(299 W·m-2)。晴天L Ångström(1915)的经验公式最适合林芝,而Konzelmann(1994)的公式则适合那曲、拉萨和阿里;随着人工观测总云量的增加,L增强趋势明显,满云(云量7~10成)情形4个站点云增强效应均从20 W·m-2上升至50 W·m-2以上,低云量对L的增强效应明显高于总云量。云份额数(CF)上升所对应天顶方向平均云底高度下降,但云增强效应上升。在晴天(CF为-5%~5%、平均云底高度大于4 km)时,云增强效应仅为5 W·m-2左右(林芝接近20 W·m-2),但当CF为90%以上(云底高度小于3.5 km)时,云增强效应则上升到60 W·m-2(林芝接近50 W·m-2)。固定云底高度,CFL云增强效应呈显著相关(r2为0.91~0.97),远高于云底高度与L云增强效应的相关(r2为0.32~0.58)。
  • 图  1  那曲、拉萨、林芝和阿里L观测值统计结果

    Fig. 1  Diurnal and daily Lat Naqu, Lhasa, Nyingchi and Ali

    图  2  那曲、拉萨、林芝和阿里晴天情况下太阳短波辐射计算值及与观测值对比

    Fig. 2  Observed and calculated solar shortwave radiation at Naqu, Lhasa, Nyingchi and Ali under cloud-free condition in daytime

    图  3  那曲、拉萨、林芝和阿里晴天情况下L计算值及与观测值对比

    Fig. 3  Observed and calculated L at Naqu, Lhasa, Nyingchi and Ali under

    图  4  那曲、拉萨、林芝和阿里所有天气情况下L观测值与晴天计算值比较

    Fig. 4  All observed and calculated cloud-free L at Naqu, Lhasa, Nyingchi and Ali

    图  5  那曲、拉萨、林芝和阿里L增强变化与人工观测云量

    (总(低)云量所对应L增强的误差棒分别是下(上)方向)

    Fig. 5  Enhancements of L and the artificially observed cloud amount (error bars of L enhancement corresponding to total(low) cloud amount are the downward(upward) direction) at Naqu, Lhasa, Nyingchi and Ali

    图  6  那曲、拉萨、林芝和阿里L增强效应、CF及其对应天顶方向上平均云底高度变化

    Fig. 6  Lenhancement effect, CF and its corresponding variations of zenith averaged cloud basement height at Naqu, Lhasa, Nyingchi and Ali

    图  7  那曲、林芝和阿里给定天顶方向云底高度白天CFL增强效应变化

    Fig. 7  Given the fixed zenith cloud base height, L enhancement effects as functions of CF variations at Naqu, Nyingchi and Ali in daytime

    表  1  那曲、拉萨、林芝和阿里4个观测站点基本信息

    Table  1  General descriptions of 4 sites deploying L observations

    观测站 观测时段 观测时段日平均气象要素 辅助观测
    气温/℃ 水汽压/hPa 云量/成 日照/h
    那曲 2011-07—08 9.4±8.0 7.4±5.0 6.8 5.4 CM21,激光雷达
    拉萨 2012-05—07 18.0±10.0 8.39±5.0 6.9 5.4 CM21
    林芝 2014-06—07 16.8±10.0 13.4±4.0 9.0 2.6 CM21,激光雷达
    阿里 2016-05—09 14.0±8.0 4.8±4.0 4.9 7.2 CM21,激光雷达
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    表  2  晴天比辐射率(ε)计算经验公式

    Table  2  General descriptions of surface L parameterization schemes under cloud-free condition

    来源 晴天比辐射率ε a b c
    文献[17] a-be-ce 0.83 0.18 0.067
    文献[18] a+b(e)1/2 0.52 0.065
    文献[19] aT2 9.365×10-6
    文献[20] 1-ae-b(273-T)2 0.261 7.77×10-4
    文献[21] a(e/T)1/b 1.24 7
    文献[22] a(1-e-e(T/b)) 1.08 2016
    文献[23] a+beec/T 0.7 5.95×10-5 1500
    文献[24] 0.23+a(e/T)(1/b) 0.484 8
    文献[25] 1-(1+a)e-(b+ca)0.5 46.5(e/T) 1.2 3
    文献[26] 1-ae-be/T 0.43 11.5
    注:e为近地面水汽压,单位为hPa; T为近地面气温,单位为K。
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    表  3  白天云底高度频率分布及其对应的CFL增强统计

    Table  3  Statistics of day-time cloud base height frequency distribution and its corresponding CF and L enhancements

    台站 统计变量 (0 km,1 km] (1 km,2 km] (2 km,3 km] (3 km,4 km] (4 km,5 km] >5 km
    那曲 出现频率/% 6.2 31.4 33.4 8.6 1.2 18.4
    云底高度/km 0.8±0.15 1.5±0.28 2.5±0.28 3.3±0.26 4.4±0.28 10.6±2.7
    CF/% 60±24 54±33 33±36 40±35 47±29 41±34
    L增强/(W·m-2) 55±19 44±25 24±27 31±26 33±20 24±24
    林芝 出现频率/% 1.3 15.9 50.5 16.7 6.2 9.1
    云底高度/km 0.8±0.16 1.8±0.24 2.4±0.29 3.4±0.25 4.4±0.27 10.0±3.5
    CF/% 76±13 68±17 55±25 41±29 36±32 27±34
    L增强/(W·m-2) 57±5 52±5 45±9 35±11 26±13 18±15
    阿里 出现频率/% 15.4 15.6 30.2 15.8 3.4 19.4
    云底高度/km 0.5±0.21 1.6±0.3 2.5±0.28 3.3±0.24 4.5±0.28 7.77±1.4
    CF/% 27±36 44±35 31±35 15±34 21±33 20±31
    L增强/(W·m-2) 26±27 45±16 33±16 20±14 22±15 19±15
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-01
  • 修回日期:  2018-05-16
  • 刊出日期:  2018-09-30

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