利用MODTRAN3计算我国太阳直接辐射和散射辐射.pdf

第 2 4卷 第 1期 2 0 0 1 年3 月 南京气象学院学报 J o u r n a l o f Na n j i ng I ns t i t u t e o f M e t e o r o l o gy Vo 1 2 4No 1 M mr 2001 利 用 MODTRAN 3计 算 我 国太 阳直 接 辐 射 和 散 射 辐 射 傅 炳珊”陈渭 民”马 丽(南 京气 象 学院 1)电子 信息 与应 用翱 理 系；2)计 算 机 科学 与拄 术 系，南 京2 1 0 0 4 4)摘要根 据 光 的 多 次散 射 理 论 离散 纵 标 法，利 用 我 国 国 家 一 级 辐 射 测 站 的 大 气廓 线，计 算 出晴空大 气观 测波段 不 同高度上 的太 阳直接辐 射和 向下散射 辐射。将 模 式输 出的地 面辐射 值 与地 面辐射 观 测 资料 进行 比较，对 不 同高度 的 太 阳直接 辐射 和 向 下 散 射 辐 射 以 厦 日变化 进 行 了讨 论。最 终 目的 是 直 接 由 M0D TRAN 3计 算 我 国 辐 射 空 白站 的 地 面 辐 射 值，以 弥 补 我 国辐 射 站 稀 少，时 空分 布 短 缺 的 不 足。关 键 词MODTRAN 3，太 阳 直 接 辐射，太 阳 向 下 散 射 辐 射，时 空 分 布 分 类 号P 4 2 2 近 年 来，与 大 气 辐 射 传 输 有 关 的 应 用 需 求 增 长 极 快，使 大 气 辐 射 传 输 的 过 程 研 究，包 括 理 论 研 究、实 验 室 测 量、野 外 观 测 和 验 证 试 验 等 与 定 量 化 算 法 研 究 获 得 蓬 勃 发 展，发 展 了不 少 理 论 和 方 法。当 前 国 际 国 内 已 有 多 种 大 气 辐 射 传 输 的 模 式 与 算 法，就 低 分 辨 率(分 辨 率 2 0 e m_。)大 气 辐 射 传 输 模 式(L OW T RAN)而 言，美 国 空军 地 球 物 理 实 验 室(AF GL)主 编 的 低 分 辨 率 透 过 率 计 算 模 式L OW T RAN)程 序 是 公 认 的 有 效 而 方 便 的 算 法。L OW TRAN 从 一 开 始 就 是 为应 用 而 建，在 2 0多 年 的 发 展 过 程 中 不 断 扩 充 和 修 订 基 础 资 料，改 进 算 法，增 加 可 计 算 的 辐 射 传输 结 果，从 原 意 义 上 的“低 分 辨 率 大 气 透 过 率 计 算 模 式”扩 展 到 目前 能 导 出 复 杂 天 气 条 件 下 多 种 辐 射 传 输 量 的“低 分 辨 率 大 气 辐 射 传 输 计 算 模 式，提 供 了许 多 新 的 应 用 可 能 性，已 被 国 际 上 许 多 应 用 专 家 广 泛 应 用 于 各 自的 实 际 问 题 它 的 主 要 用 途 是 为 了军 事 和 遥 感 的 工 程 应 用，以 2 0 e r n _。的 光 谱 分 辨 率 的 单 参 数 带 模 式 计 算 0 5 0 0 0 0 c F I I _。的 大 气 透 过 率、大 气 背 景 辐 射、单 次 散 射 的 阳 光 和 月 光 辐 射 亮 度。中光 谱 分 辨 率 大 气 辐 射 传 输 模 式(MODTRAN)较 之 L OW TRAN 不 但 提 高 了 光 谱 分 辨 率，而 且 还 包 括 了多 次 散 射 辐 射 传 输 精 确 算 法 离 散 纵 标 法，对有 散 射 大 气 的 辐 射 传 输 如 太 阳短 波 辐 射，比 LOW TRAN 中的 二 流 近 似 算 法 有 更 高 的 精 度 和 更 大 的 灵 活 性。近 年 来，S t a mn e s等 展 的 离 散 纵 标 法 计 算 程 序 包 D1 S ORT 对 传 统 的基 于 Ch a n d r a s e k h a r公 式 的 计 算 方 法 作 了改 进，用 标 准 矩 阵 解 法 直 接 由 齐 次 微 分 方 程 组 求 特 征 值，提 高 了计 算 效 率。许 多 研 究 对 这 一 程 序 包 进 行 了 广 泛 的 试 验 并 将 之 与 标 准 算 法 对 比，认 为 它 是 较 精 确 的 计 算 程 序 包 。本 文 在 其 他 研 究 的 基 础 上，利 用 MODTRAN 3中分 辨 率 大 气 辐 射 传 输 模 式 计 算 我 国夏、秋 季 晴 空条 件 下 各 高 度 上 的 太 阳 辐 射，以 弥 补 我 国 辐 射 站 稀 少 及 太 阳 辐 射 资 料 时 空 分 布 匮 乏 的 不 足 收 蔫 日期：2 0 0 0-0 6 1 9I 改 回 日期：2 0 0 0 1 1 3 0 第 一作 者倚 舟：傅炳 珊，女，1 9 6 7年 4月生，硬 士，工 程 师，现在 可北 省石 索 庄 市气 象局 工作 维普资讯 http:/ 5 2 南 京 气 象 学 院 学 报 2 4卷 1 辐射传输及 离散 纵标 法 1 1 辐 射在大 气 中的基本 衰减 过程 吸收 和散射 计 算 太 阳直 接 辐 射 和 散 射 辐 射 的 关 键 问 题 是 确 定 大 气 中诸 物 质 的光 学 厚 度、吸 收 率、透 过 率 等 辐 射 计 算 参 数。晴空 大 气 中，吸 收 太 阳 辐 射 的 主 要 物 质 是 臭 氧 和 水 汽，其 次 是 氧 和 二 氧 化 碳 气 溶 胶 也 有 较 小 吸 收。在 O 7 m 谱 段，主 要 吸 收 气 体 是 水 汽，且 主 要 集 中 在对 流 层 的 下 部，另 外 还 有 氧 和 二 氧 化 碳 等 混 合 气 体 的 弱 吸 收 在 晴 空 大 气 中，对 太 阳辐 射 的 散 射 主 要 是 分 子 瑞 莉 散 射 和 气 溶 胶 粒 子 散 射。1 2辐 射传 输的 离散纵标 法 离 散 纵 标 法 的 一 般 表 述 由 Ch a n d r a s e k h a r 和 L i o u n 给 出。然 而，由 于 数 值 解 的 困 难，方 法 难 以广 泛 地 应 用 于 辐 射 传 输 的 计 算。1 9 8 8年，Al a s k a大 学 的 S t a mn e s等-1 最 早 开 发 了 离 散 纵 标 法(DI S ORT)软 件 包，采 用 离 散 纵 标 法 求 解 辐 射 传 输 方 程，结 出 了 完 全 稳 定 的 解 析 解，成 为一普遍 公认 的 辐射 传输 精确算 法 的使 用软件 包。该方法 可求解 垂直非 均匀、各 向异 性并 含热 源 的 平 面 平 行 介 质 中 的 辐 射 传 输 问 题，其 波 谱 可 覆 盖 紫 外 一 微 波 段，计 算 包 括 了 热 辐 射、散 射、吸收、下 边界 双向反 射和发 射等物理 过程 1 9 9 1年 Da h l b a c k和 S t a mn e s 介绍 了 DI S ORT 软 件 包 的 伪 球 面 和 球 面 模 式。这 个 基 于 扰 动 技 术，将 球 面 问 题 简 化 成 一 系 列 平 面 问 题 的 球 面 模 式 对 于 研 究 曙 暮 光 情 况 下 的 辐 射 传输 问 题 非 常 有 效。1 9 9 5年，Ky l l i n g等 在 此 基 础 上 完 成 了 快 速 可 靠 的 DI S ORT 二 流 模 式，其 特 点 是：(1)增 加 了 直 接 辐 射、散 射 辐 射 计 算 的 伪 球 面 模 式 i(2)增 加 了对 随 光 学 厚 度 而 变 化 的 内 源 的有 效 处 理。与 多 流算 法 的 对 比结 果 表 明 当太 阳 天 顶 角 0 7 6 0。、地 表 反 照 率 小 于 0 5时，地 表 紫 外 和 可 见 光 波 段 的 辐 射 通 量 误 差 小 于 1 O 。这 个 模式 快 速、精 确、可 靠，为 从 事 辐 射 和 粒 子 输 运 问 题 研 究 的 科 学 家 提 供 了一 简 化 的 软 件 工 具。1 9 9 5年，Ky l l i n g又 为 DI S ORT 加 入 了 大 气 模 式 参 数 以 及 消 光 系 数、相 函 数、光 学 厚 度 计 算 等 多个子 程序，现 已成 为 1 6流模式。该软件 在 以下各方 面有广泛 的应 用；(1)计算不 同 地面反照 率、太 阳 天 顶 角、云 类 型、气 溶 胶 条 件 和 臭 氧 分布 情 况 下 的紫 外、可 见 光 波 段 的 辐 射；(2)计 算 平 流 层 上 层 的 辐 射 场，并 与 气 球 辐 射 探 测 做 比 较；(3)计 算 地 表 辐 射 场，并 与 地 基 辐 射 观 测 作 对 比 (4)对 紫 外 和 可 见 波 段，作 不 同 近 似 条 件 下 的 辐 射 传 输 方 程 的 精 度 评 估。MODTRAN 3使 用 说 明 与 早 期 的 L OWTRAN 7版 本 类 似，但 是 已经 加 人 了 一 些 新 的 参 数 增 加 了一 张 新 输 入 卡 片，对 另 外 两 张 卡 片 也 作 了一 些 小 改 动。新 参 数(出 现 在 卡 片 1 A 中)主 要 是 为 了控 制：1)第 二 个 多 次 散 射 选 项(根 据 DI S ORT 多 流 算 法)；2)新 的 带 可 选 的 三 角 光 滑 函数 的 高 分 辨 率 太 阳光 谱 辐 照 度(根 据 全 部 计 算 的 辐 照 度)；3)对 C O。混 台 比 的“步”更 新。2资料 资 料 有：(1)北 京、宝 山 等 1 3 个 站 的 0 8 时 无 线 探 空 资 料，包 括1 0 0 h P a、1 5 0 h P a、2 0 0 h Pa、3 0 0 hP a、4 0 0 h P a、5 0 0 h Pa、7 0 0 h Pa、85 0 hP a、地 面共 9个 高 度 的 气 压、温 度、露 点。以 及 0 8时 的 水 平 能 见 度；(2)1 9 9 4年 6 7月 北 京、宝 山 等 1 3个 辐 射 观 测 站 的 逐 日逐 时 太 阳 直 接 辐 射 和 向 下 散 射 辐 射 时 曝 辐 量。3辐射计算 MODTRAN 3 可 用 于 计 算 8 种 大 气 气 溶 胶 的 消 光 系 数(表 1)，模 式 计 算 中 选 取“背 景 平 维普资讯 http:/ 1期 傅 炳 珊 等：利 用 MODTRAN 3计 算 我 国 太 阳 直 接 辐 射 和 散 射 辐 射 5 3 流 层 廓 线 和 消 光 系 数”。模 式 的 计 算 中 采 用 了美 国 标 准 大 气 的 臭 氧 以及 微 量 气 体 的 吸 收 和 散 射 以 及 温、压、湿 实 时 探 空 曲 线。为 了 检 验 因大 气 参 数 不 符 引 起 的 误 差。本 文 进 行 了 3 5 次 晴 空 大 气 的 主 要 观 测 波段(O 2 9 3 0 m)9个 层 次 的太 阳 直 接 辐 射 和 向 下 散 射 辐 射 的 计 算，将 模 式 输 出 的 地 面 辐 射 值 与 实 测 值 进 行 了 比较，并 对 太 阳 直 接 辐 射 和 向下 散射 辐 射 的 时 空 分 布 进 行 了 讨 论，以 说 明 晴 空 状 况 下 的 误 差 及 其 结 果 的 合 理 性。3 1检验 个倒的选 取 表 l 模式 蛤 出 的 8种 气 溶胶 消 光 袭 敦 Ta b l e l Th e 8 mo d e l sf o r a e r o s o l e xt i n c t i o n i n M ODTRAN 3 气 藩腔 消光 气落 胶 消光 系 数 类 型(代码)背景 平 漉层廓 线 和 消光 系数 中等 火 山廓线 和 陈 旧火 山 消光 系 数 强烈 火 山廓线 和 新 鲜火 山 消光 系数 强 烈火 山廓线 和 陈 旧火 山 消光 系数 中等 山廓线 和 新鲜 山 消光 系数 中等 山奔线 和 背景 平 流 屉消 光 系数 强烈 失 山廓线 和背 景 平 流层 消光 系数 极 强烈 火 山廓 线 和赫 鲜 火 山精光 系数 本 文 主 要 选 取 北 京、宝 山(上 海)等 地 3 5个晴 空 个例，计 算 了 9个 层 次(1 0 0 h P a、1 5 0 h P a、2 0 0 h P a、3 0 0 h P a、4 0 0 h P a、5 0 0 h P a、7 0 0 h Pa、8 5 0 hP a、地 面)、9个 时 次(0 8时、O 9时、1 0时、1 1时、1 2时、1 3时、1 4时、1 5时、1 6时)的 太 阳直 接 辐 射、向 下 散 射 辐 射 3 2辐 射 计 算 MoDTRANS 3(B e r k等，1 9 8 9)的 目 的 在 于 改 进 I 0w T RAN 的 光 谱 分 辨 率。它 将 光 谱 的 半 高 全 宽 度(F W HM，f u l l wi t h h a l f ma x i mu m)由 LOW TRAN 的 2 0 c m 减 少 到 2 c m。对 于 0 2 2 0 0 0 c m 波 数 段，采 用 1 c m、间 隔进 行 所 有 计 算，对 于 2 2 0 5 0 0 0 0 c m。波 数 段，采 用 5 c m一 的 固定 步 距 模 式 输 入 参 数 选 用“农 地 的 光 谱 地 表 反 照 率。1 6流 近 似，美 国 标 准 大 气 的 臭 氧 和 微 量 气 体 的廓 泼，0 8时 实时温、压、湿大 气廓线。气溶 胶使 用 He n y e y与 Gr e e n s t e i n提 出的 H G 相 函 数 近 似 式，不 对 称 因 子 g取 0 7 5。分 别 对 3 5个 晴 空 个 例 计 算 太 阳 直 接 辐 射 和 向 下 散 射 辐 射，模式 直 接 输 出的 结 果 为辐 照 度(W m)。为 了便 于 比较，将 其 转 换 为 时 曝 辐 量(M Jm h。)，时 曝 辐 量 一 辐 照 度 2 7 7 。将 模 式 输 出 的 地 面 辐 射 值 与 实 测值 进 行 比较，结 果 见 表 2。由表 可 见 北 京、宝 山 及 f 州 站 的 模 式 输 出 结 果 与 实 况 值 吻 合 较 好，而 乌鲁 木 齐 站 模 式 输 出 的 太 阳 直 接 辐 射 明 显 小 于 实 况 值，向下散 射辐射 明显大 于 实况 值。分 析辐射 实况值 发现，同样是 3 0 k m 的能见 度，乌鲁 木齐站 的 太 阳直 接 辐 射 普 遍 大 于 北 京、宝 山 站。实 际上，O 8时 乌 鲁 木 齐 的太 阳 天 顶 角 远 大 于 北 京、宝 山 站，而 太 阳天 顶 角 越 大，太 阳 直 接 辐 射 越 小 所 以，在 能 见 度 相 同 的 条 件 下，乌 鲁 未 齐 的 太 阳 直 接 辐 射 不 应 该 比北 京、宝 山 站 的 大，因 此 乌 鲁 木 齐 站 的实 况 值 存 在 系 统误 差。总 的 说 来，模 式 计 算的太阳 直接辐射比 较接近实况值。其相对误差 1 I，M为模式计算结果，S为 。H 一 实 况 值)为 2 7 ，而 向 下 太 阳 散 射 辐 射 误 差 略 大，相 对 误 差 为 2 8 。另 外，将 表 2的 结 果 绘 成 图 1可 见，晴 空 时 直 接 辐 射 与 能 见 度 成 正 相 关，向 下 散 射 辐 射 与 能见度 成反相 关。这是 由于 太阳辐射在 大气 中传播 时，会 受到诸 如分 子、尘 粒、雾滴 和雨滴 的作 用，使 传 播 方 向 发 生 改 变，引 起 散 射。能 见 度 越 小，粒 子 浓 度 和 尺 度 越 大，前 向散 射越 大，故 能 见 度 小 的情 况 下，到 达地 面 的 太 阳直 接 辐 射 减 小，向 下 散 射 辐 射 增 大。维普资讯 http:/ 5 4 南京气 象学 院学报 2 4卷 北 意 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 北 京 郑 州 成 椰 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 宝 山 乌 鲁木 齐 乌 鲁木 齐 乌鲁 木齐 乌鲁 木 齐 乌鲁 木 齐 广 州 广 州 6月 1日 6月 2 日 6月 l 3 日 6月 1 6 日 6月 1 7日 6月 2 2 日 6月 26日 7月 1 5 日 7月 2 2日 7月 2 5 日 7月 30日 7月 3 1日 6月 1日 7月 1 4 日 6月 1 日 6月 1 9 日 7月 2 日 7月 3 日 7月 4 日 7月 6 日 7月 1 o 日 7月 1 4 日 7月 1 9日 7月 21日 7月 2 6 日 7月 2 7 日 7月 2 8 日 7月 3 O 日 6月 9日 7月 2 1 日 7月 2 4 日 7月 2 6 日 7月 2 7 日 6月 2 8 日 7月 l O 日 m 舢 驰 鹋坫 蚰 伸韶”跖咒盯 H蛆拈 观 的龃昭蚰船北n 订 n n 札 仉 n m 仉 n m 札 n n 札 吼 m 乱 m 仉 n m m 吼 m 仉 n 札 m 札 n m 仉 m 螂 螂 曼 枷 川 瑚 呲 啪 啷 m w 懈 矧 螂 三；仉 n 饥 n n m n n 札 n n m 仉 m 仉 仉 n n n m m 仉 m 仉 n 札 n m m 札 韶 髓卵 阻 非 盯 站H 蛆 端 轧虬。i 船 L L 仉 n m 玑 L 仉 n L L L L L n L&L m 泖 川 郴 湖 跏 蚴 m L L L 札 L n 吼 L 乱 m L&L L L L L L L L 维普资讯 http:/ 1期 傅 炳珊等：利 用 MOD TRAN 3计算 我 国太 阳直 接辐射 和散射 辐射 5 5 图 1徭 式 计 算 的 地 面 太 阳 辐 射 与耍 罔 僵 的 比 较【单 位：M J-m h一)a 太 阳直 接辐 射 I b太 阳散 射 辐射 Fi g 1 Co m pu t e d s ol a r r a d i a t i on s c or r e s p o nding t o t he g r o und o bs e r va t i o n s Th e s in t h e fiu r e b a s e d n Tab l e 2 a s o a T d i r e t r a d i a t ion J b s ol a r di ffus e r a di a t i on 3 3辐 射的耐 空分 布 为 了 进 一步 说 明 模 式 近 似 计 算 的 合 理 性，分 别 就 模 式 计 算 结 果 的 时 空 变 化 作详 细 讨 论。3 3，1太 阳直接辐 射、向下 散射辐射 随 高度 的变 化 图 2、3分 别 给 出 了乌 鲁 术 齐、广 州 晴 空大 气 不 同 高 度 的 太 阳直 接 辐 射 光 谱 分 布。图 4给 出 了乌鲁术 齐、广州 晴空大 气不 同高度的 向下太 阳散射 辐射 的光谱 分 布1)太 阳直 接辐射 和 向下散 射辐 射光谱 分 布十分 类似，都 随高度 变 化较 大，不 同站 点的 变 化趋 势 基 本相 同；都 存 在 明 显 的 臭 氧 及 水 汽 吸收 带。(2)太 阳直 接 辐 射 随 高 度 降 低 而 减 小。原 因是 太 阳辐 射 从 大 气 顶 进人 大 气层，越 往 低 层 水 汽、气 溶胶、混 合 气 体 的 含量 越 大，对 太 阳 光 的 衰 减 也 越 大，而 且 越 往 低 层 衰 减 越 快，在 对 流 层 的 中 上 部(对 流 层 顶 高 度 为 7 1 7 k m)及 以上，大 气 对 太 阳直 接辐 射 的 衰 减 很 小。3)向下散射 辐射 随高度 的 降低 而增 加，由于水 汽、气 溶胶、粒子 等大 气吸收物 质 集 中于 大 气 低 层，大 气 的 前 向 散 射 与 粒 子 浓 度、尺度 有 关，浓 度、尺 度 越 大，前 向散 射 辐 射 越 大，所 以太 阳 向下散射 辐射 在低 层 太于 高层，而且在 4 0 0 h P a以下增 加加快。(4)在 紫外 波 段，0 2 0 3,u m 有 o：吸 收 带，主要 在 1 5 k m 以 上；可 见 光 波 段，吸 收 很 少；红 外 波 段，水 汽 在 0 9 4,u m、1 1,u m、1 3 8 p-m、1 8 7,u m、2 7 m 均 有 吸 收 带。(5)不 同 地 区 和 不 同 时 间，大 气 中 的 水 汽、气 溶 胶 的 分 布 和 成 份、浓 度 都 不 同，对 太 阳 辐 射 的 吸 收 和 散 射 也 不 同。3 3+2太 阳直 接 辐 射、散 射 辐 射 日变 化 图 5给 出 了 宝 山 各 高 度 的 太 阳 直 接 辐 射 日变 化(0 8 1 6时)及 地 面 向 下 太 阳 散 射 辐 射 日 变 化(0 8 1 6时)。由 图 可 见：(1)晴 空 状 况 下，太 阳 直 接 辐 射、散 射 辐 射 日变 化 大 致 呈 正 弦 曲 一 苫 一咖蟑酵蔷 一 苫 一删霹酵苦 m 0 弘如 加 0 一 一 茸 龆 一g 一掣 宣 维普资讯 http:/ 5 6 南 京 气 象 学 院 学 报 2 4卷 波 长(m)圈 2 1 9 9 4年 7月 Z 7日 0 8耐 乌鲁 术 齐备 高 度上 的分 谱太 阳直 接 辐 射 Fi g 2 Compu t e d s p e c t r a l s o l a r d i r e c t r a di a t i on a t 7 p r e s s u r e he i gh t s i n W u l u muq l a t 0 80 0 BS T 2 7 t h J uL y 1 9 9 4 幽 3 1 9 9 4年 6月 2 8 日 岫时 广 州 吾 高 腰 上 的 分 谱 太 阳 直 接 辐 射 F喈3 Co mp ut e d p e c t r l s o l a r d i r e c t r a d i a t i o n at 7 pr e s s ur e he i gh t s i n Gu a n gz ho u a t 0 80 0 BST 28 t h J u ne 1 99 4 线，太 阳高 度 角 为 日变 化 的 主 要 因子；(2)直 接 辐 射、向 下 散 射 辐 射 从 0 8 1 3时 都 明 显 增 加，但 增 加 的 速 率 不 同，0 8 1 0时增 加 较 快，而 1 1 1 3时增 加 较 慢。上 的 结 果 和 分 析 说 明，用 模 式 得 到 的 结 果 是合 理 的，模 式 在 做 上 述 近 似 后 得 到 的 结 果 是 可 用 的。湖啪啪哪圳枷姗m。姗姗姗哪哪 。一 T-目 哪 一 臣薄 匠挂 一【-目 呱_ 一 眨霹匪 啪瑚咖渤瑚 m。一 g g 每 一 氍 尊 鞋 挂 跚圳 瑚啪栅姗 。一【一 目 g 每 一 匪 尊 匪 挂 维普资讯 http:/ 1期 傅 炳 珊 等：利 用 M OD TRAN 3计 算 我 国 太 阳 直 接 辐 射 和 散 射 辐 射 5 7 4 0 3 6 g 3 2 二=2 8 2 4 骣 瞪2 0 j 0 4 0 8 I 2 】6 2 0 2 4 2 8 被 托(m)图 4各 高度 向下 太 阳散 射辐 射光 谱 图 a 乌 鲁 丰 齐 1 9 9 4年 7月 2 7 日 O 8时；b 广 州 1 9 9 4年 6月 2 8 日 0 8时 Fig4 Co n l p ut e d d own war d s p t r a s o l a r diffus e r a di a t i o n ac 5 p r e s s u r e s h e i g ht s a a t 0 80 0 BsT 27 J u l y 19 9 4 i n W u l un l u qi；b a t 0 80 0 B 2 8 J u ne 1 9 9 4 i n G u an gz h ou 0 7I 0 6 9 T i 0 6 7 =n 善0 6 3 窖 0 6I 图 5 1 9 9 4年 7月 1 0 日宝 山各 高 度太 阳 直接 辐射 日变化(a)豆 地 面向 下太 阳散 射 辐射 日变化(b)F 5 i l y v a r i a t i o n o f t h e s o l a r d i r e c t r a d i a t i o n a t 6 l e v e l s(a)a n d t h e do wn wa r d s ol a r di ffus e r a d i a t mn a t g r o u nd(b)oN 1 0 J u l y 19 9 4 i n Ba os h a n 4结论 (1)采 用 实 时 大 气 温、压、湿 廓 线、实 时 能 见 度 以 及 美 国 标 准 大 气 的 微 量 气 体，由 MOD TRAN 3输 出 地 面 太 阳 直 接 辐 射、向 下 散 射 辐 射，与 地 面 观 测 资 料 比较，在 除 去 系 统 误 差 的情 况 下，比 较 结 果 说 明 采 用 模 式 近 似 计 算 得 到 的 太 阳 直 接 辐 射、向 下 太 阳 散 射 辐 射 可 以 作 为 实 况 加 以 应 用。而且，可 以 用 于 辐 射 空 白 站 的资 料 填 充。(2)分 析 模 式 近 似 后 的 输 出 结 果 发 现，太 阳直 接 辐 射、向 下 太 阳 散 射 辐 射 的 时 空 分 布 是 合 理 的，存 在 着 明 显 的 臭 氧 和 水 汽 吸 收 带。(3)由 M ODTRAN 3作 近 似 计 算 得 到 的 太 阳 直 接 辐 射、向 下 散 射 辐 射 的 时 空 分 布 可 以 作 为 实 况 值 加 以 应 用。以弥 补 我 国 辐 射 资 料 时 空 分 布 置 乏 的 不 足。删 圳 。I 1i g 臣骣医 瑚 如。一【一 目i 事 一 臣骣 维普资讯 http:/ 5 8 南 京 气 象 学 院 学 报 2 4卷 参考文献 S t a m n 髑K，Ts a y S C，W is e o m be W et a 1 Nume r i c a l L y s t a b l e a l go r i t hm f o r di s c r e t e or d i n a t e me t h od r a di a t ion t r a n s f e r i n m ul t i p l e s c a t t e a nd e m i t t i n g L a y e r e d me di a A p p l e Op t，1 9 88，27(12)：25 0 Z 25 09 昊北 要，李卫，辟拱 滨，等 大 气辐 射 侍输 实用 算 击北 京：气象 出版 社 t 1 9 9 8 Ch d r s e kh a t S Ra d i a t i v e Tr a n s f e r N e w Yor k；Dov er，1 9 60 Li o u K N An i n t r o d u c t i o n t o a t mo s p h e r m r a d i a t io n B e ij i n g Ac a d e mi c P r e s s，1 9 8 0 Da hl b a c k A St a m n e a K A ne w sp he r i c m o de l f or c ompu fir t h e m dk a t i o n f iet d a v a i l ab l e f or ph o t o t l ys i s a n d he a t l n g a t t wi l i ght Pt a ne t S pa c e SC i，1 9 9 1，39(4)：6 7 1 6 83 KyI l i ng A，S t a m ne s K，Ts ay S C，e t a 1 A r e l i a b l e a n d e f fic i e n t t wo s t a l g r i t h m f o r r a d i a t i v e t r a n s f e r t Do c u m e nt a t i o n o f R c c u r a c y i n e a l i s t i c l a ye r e d me di a J At rap 8 Ch em，1 9 95t 21(1)：1 1 5 1 5 0 中 国气 象局 气象 辐 射观 测方 击 北 京 气象 出版杜，1 9 9 6 TH E CoM PUTATI oNS oF S o LAR DI RECT AN D D I FFUSE RADI ATI oNS o VER CH I N A BY USI N G M oDTRAN 3 Fu Bi n g s h a n Ch e n W e i mi n”M a Li。(1)De p a r t m e nt o f El e c t r o ni c I nf o r ma t i on a n d A pp l ie d Ph ys ic s 2)De p t me m o f Co mp u t e r S c i e n c e s a n d Te c h n o l o g y N1 M，Na n j i n g 2 1 0 0 4 4)Ab s t r a c t Di r e c t a n d d e f u s e s o l a r r a d i a t i o ns a t d i f f e r e n t h e i g ht s f o r c l e a r s k y o v e r Ch i n a h a v e b e e n c o mpu t e d f r o m a t mo s p h e r i c p r o f i l e s wi t h d i s c r e t e -o r d i n a t e m e t h o d b a s e d o n t he m u l t i p i e s c a t t e r i n g t h e o r y The c o mp u t e d s o l a r r a d i a t i o n a t g r o u n d a r e c o m p a r e d wi t h t h e g r o un d o b s e r v a t i o n s o b t a i n e d a t a f e w n a t i o n a 1 s t a t i o n s o f f i r s t c l a s s Co mpu t e d r e s u l t s a t h e i g h t s a n d t h e d a i l y v a r i a t i o n s a r e a l s o d i s c u s s e d Th e pu r p o s e o f t hi s r e s e a r c h i s t o s ho w t h a t t h e s o f t wa r e，M ODTRAN 3，c a n b e d i r e c t l y u s e d t o e s t i ma t e s o l a r r a d i a t i o n p a r a m e t e r s f o r t h e p l a c e s s h o r t o f d i r e c t o b s e r v a t i o n s Ke y wo r d s M ODTRAN 3，s o l a r d i r e c t r a d i a t i o n，d o wn wa r d s o l a r d i f f u s e r a d i a t i o n，s p a t i a l a n d t e mp o r a l d i s t r i b u t i o ns 维普资讯 http:/