近日，我院博士生石怡宁（第一作者）、张峰博士（通讯作者）、硕士生颜佳任、日本东北大学Hironobu Iwabuchi博士和大气物理学院王振博士合作发展了一种新的适用于云微物理特征连续变化的红外辐射传输参数化方案，并将其与传统二流近似方案进行了对比，表明新方案具有更高精度，具有更广泛的应用前景。

大气辐射传输模块的改进一直是气候模式发展的重点之一。在气候模式中，大气在垂直方向上被分为多层，各高度层介质的光学性质被近似假设为均匀，然而云作为一种重要的散射介质，其内部光学特性沿垂直方向连续变化的特征则被完全忽略。该做法破坏了云微物理特征变化的连续性，从而导致模式层交界处的云微物理特性存在突变（例如2-3千米处云滴的有效半径是5微米，3-4千米处云滴的有效半径是6微米，这样3千米处的云滴有效半径就存在突变），从而使辐射传输计算产生较为明显的偏差。新方案使用指数函数拟合云内部光学特性的垂直变化，后使用微扰方法并结合二流近似求解考虑云微物理特征连续变化的非线性红外辐射传输方程，从而有效解决上述问题。

本研究使用典型云廓线检验新方案的精度。结果表明，在5微米-8微米波段，忽略云微物理特征连续变化的特征对于向上比辐射率可以造成-3%的误差，对于向下比辐射率可最多造成-10%。而新方案可以将这种误差控制在1%左右。在11微米处，新方案同样可以有效减少忽略云微物理特征连续变化的特征所带来的误差。

图1. 在5-8微米波段，(a&b) 云内单次散射反照率和非对称因子随光学厚度的变化。(c&d) 各方案计算得到的向上比辐射率和标准值随底部入射能量的变化，以及各方案计算得到的向上比辐射率的误差。(e&f) 各方案计算得到的向下比辐射率和标准值随底部入射能量的变化，以及各方案计算得到的向下比辐射率的误差。

图2. 同图1，但为在11微米处的结果

文章已在国际大气辐射权威期刊《Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer》上发表：

Shi Yi-Ning, Feng Zhang, Jia-Ren Yan, Hironobu Iwabuchi, Zhen Wang, 2018: The standard perturbation method for infrared radiative transfer in a vertically internally inhomogeneous scattering medium. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 213，149-158

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022407318300128