SBDART辐射传输模式的输入(3)

2019-03-10 17:51

XO4: 由氧碰撞复合物控制的吸收强度的灵敏度因子(默认值=1,参见子程序o4cont的说 明)

PBAR: 以毫巴为单位的表面压力。

PBAR>0要求每个压力值需乘以因子(PBAR/P0),其中P0是原始大气的表面压力。由

混合气体产生的吸收将受到影响,但是由臭氧和水汽产生的吸收不受影响(它们分 别受UW和UO3控制)。瑞利散射的光学厚度与因子PBAR/P0成正比。

PBAR=0时不产生瑞利散射和任何大气吸收(包括水汽和臭氧)。由气溶胶和云产

生的散射不受影响。

PBAR<0,要求使用原始压力配置文件。(这是默认情况)

说明:PBAR对于CKTAU的光学厚度没有影响。

ZPRES: 以千米为单位的表面海拔。

此参数仅仅是设置表面压力的另一种方式并且在PBAR被指定时不能使用。当设置

ZPRES时,PBAR是通过对当前模式的大气压力和海拔高度阵列进行插值得到的。改变ZPRES不会以任何形式使模式大气中的其他参数改变。请注意,给ZPRES设置一个较大的值可能会推动对流层顶(其中dT/dz)到一个不切实际的高海拔高度。

SCLH2O: 以千米为单位的水汽标高。

如果SCLH2O大于0,那么水汽的垂直分布为exp(-z/SCLH2O)

如果SCLH2O小于等于0,那么使用原始垂直配置文件。改变SCLH2O对于整体水汽总

量。

云参数

======

ZCLOUD:云层高度(公里)(最多5个值),云层可通过两种方式指定。为了指定不同的云

层,设置ZCLOUD为一个高度单调递增的序列。以光学厚度CLOUD(j)表示的云层从最高计算水平开始,其中z(i)小于等于ZCLOUD(j)+0.001,并且将延伸到下一个更高水平z(i+1)。

为了指定由云填充的海拔高度范围,用减号来标记范围的第二个元素。在这种情况

下,与ZCLOUD的负性元素相对应的TCLOUD元素将指定光学深度的梯度。将TCLOUD的这一元素设置为1,会导致一个在云层上限和下限之间的均匀不透明度。请参阅TCLOUD输入文件的描述。考虑,

zcloud=1,-3,10,-15 tcloud=4, 1, 8, 1

11 / 32

nre=6,6,10,20

在这个例子中,两个连续的云层被定义,较低的一层从1公里延伸到3公里,并具有

总值为4的光学厚度和6um的有效半径。较高的一层从10公里延伸到15公里,具有总值为8的光学厚度和从云底部10um开始和在15公里处升高到20um的滑动的有效半径。斜坡函数为对数形式,即,

nre(12km)=10*(20/10)**((12-10)/(15-10)).

注意,云层的实际位置是由分辨率和SBDART中垂直网格点的位置共同决定的,如

下面所述。

SBDART将第i个云层放在最高的垂直网格点,k,如下 z(k) .le. abs(ZCLOUD(I)+.001)

说明:在标称高度的云等价于计算层高度的其中之一,Z(k),实际上从Z(K)延伸到

下一个更高的格点。例如,在Z(K)的云层不会影响在Z(k+1)的直接束流(1层以上)但是会强烈影响在Z(k)的直接束流。(你可以通过设置IOUT=10和ZCLOUD=1来自我检验,并且可以通过打乱顺序来获得高于或低于云的输出结果)。

假设你的计算网格的底部形式如下 k z(k) ? ? 6 2.5 5 2.0 4 1.5 3 1.0 2 0.5 1 0.0

考虑下面的输入,

ZCLOUD=1.0,-6.0,4.0,-9.0 TCLOUD=50,1.0,10,1.0 NRE =8,8,20,20.

这里的两个重叠的云层是被指定的,一个是从1公里延伸到6公里,具有总值为50

的光学厚度,另一个是从4公里到9公里,具有总值为10的厚度。因为总的云的光学厚度分布在整个高度范围内,则较低云层为每公里10光学深度,第2层为每公里2光学深度。代码在两个云层都增加了影响。散射参数(例如,单次射反照率)在重叠区域的值是由米散射中适合每个云层的有效半径加权平均而得到,并且通过每个云层的不透明度来衡量。

云的光学厚度 不透明性(km-1) 散射参数 6-9km 6 2 mie(20)

4-6km 24 12 [mie(10)*10+mie(20)*2]/12 1-4km 30 10 mie(10)

12 / 32

total 60

如果对于代码将云放置的位置有任何疑问,设置IDB(5)=1(如下)来检验输出的云

光学厚度。

说明:不要试图将冰云(NRE<0)放置在包含水云(2≤NRE≤128)的云层范围。

换句话说,这种规范不起作用:

ZCLOUD=1,-4 TCLOUD=1,1 NRE =8,-1

TCLOUD: 云层的光学厚度(最多5个值)

TCLOUD指定在0.55um波长处的云的光学厚度。在其他波长段,云的光学厚度由关

系式 tau=TCLOUD*Q(0.55um),其中Q是消光效率,是以有效半径和波长为参数的函数(参看LWP中关于Q的定义的讨论)。该代码包含一个可以用来查找Q值的表,它覆盖了从2到128um范围的水云的有效半径和106um的冰云的单一有效半径。水云的波长范围为0.29到333.33um,冰云为0.29到20um。

当为一系列网格水平指定光学厚度时,对应于云顶高度第二个TCLOUD记录通常被

设置为1。这将在海拔高度范围内产生一个均匀分布的不透明区域。

例如,

ZCLOUD= 1 ,-5,0,0,0 # uniformly distributed opacity

TCLOUD= 10, 1,0,0,0 # for a cloud of extent 4 km NRE = 10,20 # 2.5 optical depths per km

# effective radius ramps from # 10 to 20 between 1 and 5km

一个线性变化的不透明度的分布可以通过以下方式得到,将第二个TCLOUD考虑进

一个因子内,该因子是代表高层相对于低层的不透明度的比例

例如,

ZCLOUD= 1 ,-5,0,0,0 # linearly distributed opacity

TCLOUD= 10, 4,0,0,0 # for a cloud of extent 4 km

# between tau(1-2km)=1 # between tau(2-3km)=2 # between tau(3-4km)=3 # between tau(4-5km)=4 #

# tau(total)=10

# tau(4-5km)/tau(1-2km)=4

13 / 32

说明:如果r是从顶部到底部的变化率并且t是每级的平均不透明度,那么,

tau(top_level)=t*2r/(1+r) tau(bot_level)=t*2/(1+r)

说明:以线性增加的不透明度,在云底从0开始,是通过以下方式设置,

r=1 + 2*zdiff/dz

其中dz是网格间距,zdiff是云可以延伸的总的高度范围。此公式假定在云底

高度范围内网格间距是恒定的。因此,如果dz=1那么ZCLOUD=1,-5而且TCLOUD=10,7 获取参数从0开始线性增加。

NRE: 云滴有效半径(微米)。(最多5个值) NRE的默认值=8。

NRE的绝对值应该是一个浮点数,范围在2.0到128.0。 NRE<0 为冰粒选择米散射参数 NRE>0 为水滴选择米散射参数

液滴尺寸分布假定服从gamma分布: (p-1) (-r/Ro)

N(r) = C * (r/Ro) e

其中C是归一化常数[C=1./(Ro*gamma(p))],p=7,Ro=NRE/(p+2)

因子(p+2)将Ro和NRE通过以下NRE的定义式联系起来:

3 2

NRE = < r N(r) > / < r N(r) >,

其中尖括号表示所有液滴半径的整合。

另一种常用的描述尺寸分布的参数是模式半径,Rm,它被定义为N(r)被最大化时的半径。对于我们研究的液滴尺寸分布Rm=(p-1)*Ro。利用Ro和NRE的关系,我们可以发现,Rm=(p-1)*NRE/(p+2)

说明:如果NRE的第一个元素是0,那么TCLOUD,ZCLOUD,LWP和NRE的值都可忽略,并且云的规范记录从文件usrcld.dat读取。此文件中的第一条记录对应于大气中的最低层,也就是表面到最小区边界的高度。每一个接下来的记录都为模式大气的下一个更高大气层设置了数值。usrcld.dat由下面的fortran语句读取:

do i=1,nz-1

read(13,*,end=100) lwp(i),re(i),fwp(i),rei(i),cldfrac(i) end do 100 continue

14 / 32

其中

lwp 第i层的液态水的路径。(默认值=0) (g/m2)

re 第i层液态水的有效半径。(默认值=8um) (um)

fwp 第i层冰冻水的路径。 (g/m2)

如果fwp<0,那么散射参数是从ccm3卷云模型中得到的(参见子程序

icepar),如果fwp>0,那么散射参数是从有效半径在2到128um范围内的覆盖整个冰区的内部米散射数据库得到的。(默认值=0)

rei 第i层冰冻水的有效半径。当fwp非负时才有效。如果fwp小于0并且rei小

于0,那么冰的有效半径是从ccm3卷云模式中得到的(参见子程序icepar)(默认值=-1)

cldfrac 第i层的云量。此参数按照因子cldfrac**1.5减少云层光学厚度(默认值=1)

对于在最高云之上的云层没有必要提供输入记录。此外,正斜杠可以终止记录中对

于数据值的解释。例如,下面usrcld.dat文件中的记录指定了从2公里延展到4公里的云(假定idatm>0并且不需重新定义网格):

/ # no cloud between 0-1 km

/ # no cloud between 1-2 km

30 / # lwp=30, re=10 between 2-3 km

60 20 5 30 .2 / # lwp=60, re=20 fwp=5 reice=30 cldfrac=.2

# between 3-4 km

任何没有指定的输入量都将保持它们的默认值,即lwp=0,reff=8,fwp=0,reice=-1,

cldfrac=1. 冰的辐射特性是从CCM3模式计算得到(参见子程序ICEPAR)。

IMOMC:控制用于云层的相函数: 1 各向同性散射 2 瑞利散射相函数

3 henyey_greenstein [不对称因子的函数,g(re)] 4 由garcia/siewert指定的雾霾 L 5 由garcia/siewert指定的云 c.l

(默认值=3)

LWP: 云的液态水路径(或nre小于等于0时的冰冻水路径)被指定单位为g/m2.这是指定

云的光学厚度的另一种方式。

一个线性变化的不透明度的分布可以通过以下方式得到,将第二个LWP考虑进一个

15 / 32


SBDART辐射传输模式的输入(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:训前调研问卷

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: