卷云特性参数数据库构建及北极卷云辐射特性研究

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卷云是大气辐射平衡的重要调节器,对全球大气有加热和冷却的双重效应,其对地气系统能量的净辐射强迫取决于卷云的反照率效应和温室效应的共同作用,具有很大的不确定性。北极是北半球的冷源,对北半球乃至全球热量收支和气候变化都有巨大影响。北极卷云的辐射特性对北极地区的能量收支有直接作用,所以研究北极地区卷云的辐射特性有重要意义。  本文首先利用MODIS二级产品数据建立了MODIS云产品数据库,构建MODIS云产品查询分析软件;基于MODIS探测的北极卷云产品数据,获得北极卷云的特性参数,并对其中红外辐射特性进行仿真分析,探讨北极卷云大气背景辐射的影响因子的敏感性。主要工作内容为:  1、建立MODIS云产品数据库,并编写了查询软件,实现MODIS云产品数据库查询结果的可视化,具备卷云特性参数的查询、筛选和保存功能。  2、基于MODIS云产品数据对北极夏季卷云特性参数进行统计分析,结果表明:北极夏季上空主要是卷云,水云和晴空状况比较少;卷云云顶温度主要在230~272K,其云顶高度在4.5~6km出现概率最大;光学厚度通常小于10;有效粒径在10~20μm出现的概率最大。北极卷云有效粒径和高度的关系与中纬度相反,北极地区卷云高度越高,卷云有效粒径越大。北极卷云随着纬度增大,卷云出现概率增加,云温降低,云高增加,有效粒径增大,卷云光学厚度增大。  3、基于统计的北极卷云特性参数,由有云大气辐射传输算法,计算了北极卷云在2.7μm、4.3μm强吸收带的背景辐射,分析辐射影响因子敏感性,结果表明:在2.7μm波段,随太阳天顶角的增大,卷云大气背景辐射减小;随观测天顶角、云高的增加,辐射增大;卷云粒径在5~40μm时,随粒径增大,辐射减小;光学厚度在5~40,随光学厚度的增加,辐射增大。在4.3μm波段,卷云大气背景辐射随太阳天顶角、观测天顶角变化不显著;随云高增加,辐射减小;粒子有效尺度为5~40μm和卷云光学厚度为5~40时,辐射变化不显著。
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