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红外光谱区和太阳-红外光谱重叠区域不同辐射传输方案在RRTMG模式中的比较
作者:吴琨               发布时间:2020/06/12 16:06:01              浏览量:

近日,我院吴琨讲师带领我院博士生林瀚和李雯雯利用快速辐射传输模式(RRTMG)比较了多种大气状况下红外光谱中五种辐射传输方案——无散射方案(NS,RRTMG原始方案)、二流离散纵坐标累加方案(δ-2DDA)、二流变分迭代方案(δ-2VIM)、四流离散纵坐标累加方案(δ-4DDA)和四流变分迭代法(δ-4VIM)的精度和运算效率,并提出了一种可适用于RRTMG的可解决太阳-红外光谱重叠区域辐射传输问题的方法Whole Bands method(WB),该方案比RRTMG采用的One Band method (OB)方法有更高的计算精度,WB方法计算出的平均柱净通量均方根误差(RMSE (NF))在多云天气下比OB方法小0.4 W/m2左右,且运算效率比OB方法略高。

利用MODIS数据(MOD08_M3)和ERA-Interim再分析资料,对比了WB方法和OB方法分别处理太阳-红外光谱重叠区域辐射传输时的计算精度和运算速度。实验结果表明(图1),当搭配四流辐射传输方案时,OB计算出的平均柱净通量均方根误差(RMSE (NF))误差平均数几乎可达WB的3倍。当搭配二流辐射传输方案时(图2),OB计算出的平均柱净通量均方根误差(RMSE (NF))误差平均数也明显高于WB,约为WB方法计算结果的1.8倍。

1. 20181月(ac)和7月(bd)的平均柱净通量均方根误差(RMSE (NF))小提琴图,后缀' -WB ' ' -OB ')代表了全带方法(单带方法),搭配四流方案。


图2. 同图一,但搭配二流方案。


文章已在《Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer》期刊发表:

Han Lin, Kun Wu, Wenwen Li, 2020: Comparisons of radiative transfer schemes for infrared spectra and the region with solar and infrared spectra overlap in RRTMG. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 244, 106846.