Chuyển giao bức xạ cho các bầu khí quyển không đồng nhất: RRTM, một mô hình đồng kết đã được xác nhận cho bức xạ dài

American Geophysical Union (AGU) - Tập 102 Số D14 - Trang 16663-16682 - 1997
E. J. Mlawer, Steven J. Taubman, P. Brown, Michael Iacono, S. A. Clough

Tóm tắt

Một mô hình chuyển giao bức xạ nhanh và chính xác (RRTM) cho các ứng dụng khí hậu đã được phát triển và kết quả được đánh giá rộng rãi. Phiên bản hiện tại của RRTM tính toán lưu lượng và tốc độ làm mát cho vùng phổ bức xạ dài (10–3000 cm−1) cho một bầu khí quyển trong suốt tùy ý. Các loài phân tử được xử lý trong mô hình bao gồm hơi nước, carbon dioxide, ozone, methane, nitrous oxide, và các halocarbon phổ biến. Chuyển giao bức xạ trong RRTM được thực hiện bằng phương pháp đồng kết-k: các phân bố k được thu được trực tiếp từ mô hình line‐by‐line LBLRTM, kết nối các hệ số hấp thụ mà RRTM sử dụng với các xác thực bức xạ ở độ phân giải cao được thực hiện bằng các quan sát. Các phương pháp tinh chỉnh đã được phát triển để xử lý các băng tần chứa các khí có khả năng hấp thụ chồng chéo, để xác định giá trị của hàm Planck thích hợp để sử dụng trong phương pháp đồng kết-k, và cho việc đưa vào các loài hấp thụ nhỏ trong một băng tần. Kết quả lưu lượng và tốc độ làm mát của RRTM được liên kết với đo lường thông qua việc sử dụng LBLRTM, đã được xác thực một cách đáng kể với các quan sát. Các xác thực RRTM sử dụng LBLRTM đã được thực hiện cho mùa hè ở trung lục địa, nhiệt đới, mùa đông trung lục địa, mùa đông cận cực và bốn bầu khí quyển từ chiến dịch Thí nghiệm Bức xạ Quang phổ. Dựa trên những xác thực này, độ chính xác bức xạ dài của RRTM cho bất kỳ bầu khí quyển nào là như sau: 0,6 W m−2 (so với LBLRTM) cho lưu lượng ròng ở mỗi băng tần tại mọi độ cao, với lỗi tổng cộng (10–3000 cm−1) nhỏ hơn 1,0 W m−2 tại bất kỳ độ cao nào; 0,07 K d−1 cho lỗi tổng tốc độ làm mát trong tầng đối lưu và tầng bình lưu thấp, và 0,75 K d−1 trong tầng bình lưu trên và cao hơn. Các so sánh khác đã được thực hiện trên RRTM sử dụng LBLRTM để đo lường độ nhạy của nó đối với sự thay đổi trong độ phong phú của các loài cụ thể, bao gồm các halocarbon và carbon dioxide. Sự cưỡng bức bức xạ do việc tăng gấp đôi nồng độ carbon dioxide được đạt được với độ chính xác 0,24 W m−2, với lỗi nhỏ hơn 5%. Tốc độ thực hiện của RRTM so với các mô hình bức xạ nhanh khác cho thấy rằng mô hình này phù hợp để sử dụng trong các mô hình tuần hoàn chung.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Ambartzunian V., 1936, The effect of the absorption lines on the radiative equilibrium of the outer layers of the stars, Publ. Obs. Astron. Univ. Leningr., 6, 7

10.1175/1520-0469(1972)029<0937:TIOLSA>2.0.CO;2

Bergstrom R. S.Kinne B.Toon E. J.Mlawer S. A.Clough T.Ackerman 3ARM — A fast accurate radiative transfer model for use in climate codes6th Atmospheric Radiation Measurement Science Team MeetingAtmos. Radiat. Meas. ProgramSan Antonio Tex. 1996.

Brown P. D. S. A.Clough N. E.Miller T. R.Shippert D. D.Turner R. O.Knuteson H. E.Revercomb Assessment of modeling capability for longwave spectral radiancesIUGG XXI General AssemblyInt. Union of Geod. and Geophys.Boulder Colo. 1995.

10.1029/95JD01386

10.1175/1520-0469(1995)052<1159:PFWVIR>2.0.CO;2

Clough S. A., 1981, Atmospheric spectral transmittance and radiance: FASCODE1B, Proc. Soc. Photo. Opt. Instrum. Eng., 277, 152

10.1016/0169-8095(89)90020-3

Clough S. A., 1989, IRS '88: Current Problems in Atmospheric Radiation, 376

10.1029/92JD01419

10.1029/JD091iD11p11851

10.1002/qj.49712253107

10.1029/90JD01618

10.1175/1520-0477(1996)077<1967:TSREPD>2.0.CO;2

10.1029/90JD01450

10.1175/1520-0469(1992)049<2139:OTCDMF>2.0.CO;2

10.1016/0022-2852(90)90178-S

10.1002/qj.49707833604

10.1016/0022-4073(89)90044-7

10.1029/JC088iC09p05191

10.1029/93JD01909

10.1029/89JD01004

10.1175/1520-0469(1974)031<0118:APFTAO>2.0.CO;2

10.1029/90JD01945

Revercomb H. E. F. A.Best R. G.Dedecker T. P.Dirkx R. A.Herbsleb R. O.Knuteson J. F.Short W. L.Smith Atmospheric emitted radiance inteferometer (AERI) for ARM Fourth Symposium on Global Change Studies 46–49Am. Meteorol. Soc. Boston Mass. 1993.

10.1016/0022-4073(92)90115-K

Smith W. L. H. E.Revercomb H. B.Howell H. M.Woolf HIS — A satellite instrument to observe temperature and humidity profiles with vertical resolutionFifth Conference on Atmospheric RadiationAm. Meteorol. Soc.Boston Mass. 1983.

10.1175/1520-0477(1994)075<1201:TARMPP>2.0.CO;2

10.1029/JD094iD13p16287

10.1126/science.194.4266.685

10.1016/0022-4073(90)90051-7

10.1016/0021-9991(77)90031-6

10.1007/BF00864037

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Geophysical Union (AGU)

Tập 102 Số D14

16663-16682

Thông tin tác giả