基于UWYO大气探空廓线的中国区域大气模式构建

【目的】 常规大气辐射传输模型的标准大气模式仅适合表征大尺度区域的大气特征,难以精确刻画局地大气特性的动态变化,这会对局地地表温度、土壤湿度等参数的反演和验证精度造成影响,从而限制了这些参数在农业生产、农业气象灾害监测等方面的应用。【方法】 文章利用1973—2019年的UWYO大气探空廓线构建了中国五大气候区的局地大气模式,对大气压强、温度和湿度廓线进行了特征分析,并对比了利用局地大气模式与MODTRAN5.2内置大气模式计算的大气水汽总量和平均大气透过率。【结果】 大气温度和水汽质量混合比廓线具有明显的区域和季节特征,在1 km高程处,相同季节不同气候区的大气温度及水汽质量混合比最大差异分别约为26 K和9.7 g/kg,相同气候区不同季节的大气温度及水汽质量混合比最大差异分别约为21 K和11.3 g/kg。局地大气模式计算的大气水汽总量和平均大气透过率也呈现区域和季节特征,且波段越大特征越明显。其中,大气水汽总量的最高值和最低值分别约为6 g/cm²和0.6 g/cm²,平均大气透过率的最高值和最低值分别约为0.82和0.32。与MODTRAN5.2内置大气模式相比,局地大气模式计算的大气水汽总量及平均大气透过率更贴合中国五大气候区的实际情况。【结论】 局地大气模式可以有效地提高中国区域的大气辐射传输模拟精度、可以真实地反映具体地区的大气特征动态变化,从而可以在局地地区反演得到更加精确的地表温度、土壤湿度等环境参数,这对区域尺度的农业生产、农业气象灾害监测等方面的农业研究具有重要意义。