多层四流球谐函数算法的构建及在大气辐射传输模式中的应用
  • 【DOI】

    10.11676/qxxb2014.077

  • 【摘要】

    为了在不大幅度增加计算成本的情况下提高大气辐射传输计算的精度,利用单层四流球谐函数结合多层二流累加法,构造了可用于多层大气的四流球谐函数算法。为了比较与其他辐射传输算法的差异,引入48流离散纵坐标算法作为比较标准,Eddington 近似、四流离散纵坐标算法作为比较对象。在真实大气廓线条件下,计算了晴空和有云大气顶向上辐射通量、地表向下辐射通量以及加热率廓线。得出以下结论:在晴空情况下,与作为标准... 展开>>为了在不大幅度增加计算成本的情况下提高大气辐射传输计算的精度,利用单层四流球谐函数结合多层二流累加法,构造了可用于多层大气的四流球谐函数算法。为了比较与其他辐射传输算法的差异,引入48流离散纵坐标算法作为比较标准,Eddington 近似、四流离散纵坐标算法作为比较对象。在真实大气廓线条件下,计算了晴空和有云大气顶向上辐射通量、地表向下辐射通量以及加热率廓线。得出以下结论:在晴空情况下,与作为标准的48流离散纵坐标法相比,Eddington 近似、四流离散纵坐标法和新构造的四流球谐函数方法加热率绝对误差都小于0?3 K/d;向上、向下辐射通量的相对误差分别小于1%和0?6%。这表明在晴空情况下,3种算法对加热率的计算精度差别不大;对辐射通量的计算精度,两种四流近似算法比传统的 Eddington 近似更为精确。在有云情况下,与48流离散纵坐标法相比,四流球谐函数和四流离散纵坐标法计算的云顶加热率相对误差小于1%,而 Eddington 近似计算的云顶加热率相对误差大于5%。结果表明:新构造的四流球谐函数算法可用于大气辐射传输模式,在不大幅度增加计算成本的同时,提高了晴空大气的整体辐射计算精度和有云大气辐射加热率的计算精度。 收起<<

  • 【作者】

    张华  卢鹏 

  • 【作者单位】

    南京信息工程大学,气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京,210044; 中国气象局气候研究开放实验室,国家气候中心,北京,100081/中国气象局气候研究开放实验室,国家气候中心,北京,100081; 江苏省气候中心,南京,210008

  • 【刊期】

    气象学报 ISTIC PKU 2014年6期

  • 【关键词】

    四流球谐函数  Eddington 近似  四流离散纵坐标法  辐射加热率  辐射通量  Fourˉstream spherical harmonic expansion  Eddington approximation  Fourˉstream discrete ordinate method  Raˉ diative heating rate  Radiative flux 

  • 【基金项目】

    资助课题国家自然科学基金 科技部公益性行业(气象)科研专项项目 国家重点基础研究发展计划项目(2011CB403405)。