TOA的太阳辐射
本文以1984年1月至1997年12月14年间的平均月和2.5°x 2.5°经纬度分辨率的确定性辐射传输模型为基础，给出了TOA太阳辐射的全球分布结果。该模型使用了来自ISCCP d2系列的数据，并辅以来自NCEP/NCAR的水汽和温度数据。模型输入数据也取自其他全球数据库，如TIROS-TOVS、ISLSCP和GADS。模型计算在像素水平上进行了验证，并与ERBE的5年精确扫描仪数据进行了对比，这确保了长期模型结果的质量。入射太阳辐射的计算方法如第五章所述，其中还给出了纬向季节分布。
8.4.1行星反照率
在TOA处的太阳净入射辐射(行星吸收)，F^ TOA, TOA处的向外SW辐射(OSR)， FTOA，行星反照率Rp，通过以下表达式进行关联，其中ap为行星吸收率．在TOA，入射SW辐射的散射和吸收很大程度上取决于
浮动。8.7.1月长期(1984-1997)平均行星反照率。(Hatzianas-tassiou et al. 2004b)
浮动。8.7.1月长期(1984-1997)平均行星反照率。(Hatzianas-tassiou et al. 2004b)
云在大气中的构成大气(气体加上气溶胶)和地球表面的反射率。它对热的依赖性很弱大气结构．多云部分可细分为低、中、低三个部分高级云据ISCCP称。行星吸收率，也就是OSR，有一个晴空分量as和三个多云分量aci，用ap = (1 - Ac) as + acaci表示。(8.5)
在图8.7中，我们显示了1月份的长期(1984-1997)平均行星反照率。行星反照率Rp在极地和高海拔地区最高，地表面积大地表反射率，全年。在那里，Rp值高达75%。行星的次极大值反照率值多云以上出现热带和亚热带热带地区以及撒哈拉沙漠这样的高反射表面。Rp值最低的区域是热带和亚热带海域(地表反照率低于10%)，尤其是云量小的海域。当云出现在这样的海洋区域，例如海洋层云在美国西部，南非和南美洲海岸附近，那么Rp会增加40%。中高纬度，特别是极地地区的系统大值表明了这些地区对可能的气候变化的敏感性的重要性。图8.8显示了1988年1月的高层云量反照率。我们看到热带
浮动。8.8.高层云的反照率1988年1月。白色的方块和线条是缺失数据，而北极的白色区域是夜间。(数据来自NASA-Lan-gley)
浮动。8.8.1988年1月的高层云反照率。白色的方块和线条是缺失数据，而北极的白色区域是夜间。(数据来自NASA-Lan-gley)
海洋上空的高层云往往有低反照率尤其是在东太平洋和非洲西海岸。
8.4.2全球分布
太阳辐射通量(OSR)由太阳辐射通量(ISR)和行星反照率决定。纬度梯度(图8.9)由入射太阳通量决定，而主要的纵向模式主要是由于全球表面反照率和云量分布的特征。因此，在局部夏季，即南半球的1月和北半球的7月，当入射太阳辐射达到最大值500 W m~2时，特别是在近日点，极地地区OSR最大值可达350 W m~2。在1月和7月，OSR从夏季向冬季极点逐渐减小，在那里它转向向中高纬度的极点。春秋两季OSR纬度梯度不明显。在具有大地表反照率特征的区域发现了大OSR通量。例如，1月份在南极洲上空计算到350 W m~2, 7月份在格陵兰岛和北冰洋上空计算到300 W m~2，即地表反照率大于70%的地区。此外，在云量大的地区发现了较大的OSR值;因此，在整个区域OSR值高达220 W m~2
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- 在TOA发出的西南辐射
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浮动。8.9.1月大气顶部短波辐射(W m~2)的长期(1984-1997)全球平均分布。(Hatzianastassiou et al. 2004)
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浮动。8.9.1月大气顶部短波辐射(W m~2)的长期(1984-1997)全球平均分布。(Hatzianastassiou et al. 2004)
南半球风暴轨迹区，约60S，在1月，而130-200 W m~2之间的值在10月(图8.9)。在云量较大的北太平洋海域出现相应的特征，4月和7月OSR可达200 W m~2。
8.4.3纬向-季节变化
通过考虑每个2.5度带所含表面积的百分比，沿纬度平均计算月平均10度纬带通量。对于一个非常好的近似，表面积可以被认为是cos 0，其中0是纬度，因此表面积分数由Ej = sin10j - sin10 (j - 1)给出，对于j = 1，对应于10-0°区域，等于0.1736，依次等于0.1684,0.1580,0.1428,0.1232,0.10,0.0737,0.0451,0.0152，直到90-80°区域。从图8.10可以看出，热带地区OSR的季节变化最小，全年都保持在100 W m~2附近。季节变化向两极方向增加，极夏季最大，约为300 W m~2，主要与太阳天顶角有关。OSR的纬度变化还取决于散射和吸收过程以及大气条件，例如云的数量和类型随纬度的变化。
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Month Month月8.10.两个半球TOA短波辐射(W m~2)的长期(1984-1997)纬向季节变化，虚线为NH，实线为SH。
8.4.4年平均纬度变化
通过考虑每个2.5度带所含表面积的百分比，沿纬度平均计算月平均10度纬带通量。随后，通过将12个月中每个10度纬度地区相应的月平均值相加，计算出年平均数量。反射OSR通量(图8.11)在赤道附近最大，在亚热带(10-20°N和S)最小约93 W m~2，向两极逐渐增大，在60-70°S和N附近次要最小值分别为100和90 W m~2。在热带地区，大约25%的入射平均年太阳辐射散射回太空(Rp«0.25，图8.12)。行星反照率从赤道到两极逐渐增大，最小值在北纬10°~ 20°之间，在南极和北极分别达到65%和50%。赤道到极点Rp的一般增加是由地表反照率值增加引起的，这与陆地到海洋的比值和冰雪覆盖区域增大、太阳天顶角增加和云量增加有关。赤道附近的次级Rp最小值是由于沿赤道的大量云量热带辐合带(ITCZ)．
130 -
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80 - 100
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浮动。8.11.大气顶部短波辐射(W m~2)长期(1984-1997)年平均纬向变化。(Hatzianastassiou et al. 2004b)
20 40 60 80 100
自由浮动。8.12.大气顶部行星反照率的长期(1984-1997)年平均纬向变化。(Hatzianastassiou et al. 2004b)
8.4.5季节变化
南半球OSR的季节范围略大于北半球。北半球在60 ~ 140 W m~2之间，南半球在55 ~ 155 W m~2之间。全球平均OSR(图8.13)有一个非常小的季节变化，约为15 W m~2，即在95 ~ 110 W m~2之间，最小值在夏末秋初。平均半球行星反照率(图8.14)没有显示出很大的季节性;北半球在27.5%(最小值在10月)至30.2%(最大值在5月)之间变化，南半球在26.6%(最小值在6月)至31.5%(最大值在12月)之间变化。全球平均行星反照率在9月约为28%，12月为30.5%。
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北半球南部半球 全球 北半球南半球 9 10 11 12 浮动。8.13.大气顶部短波辐射(W m~2)的长期(1984-1997)纬向平均季节变化。(Hatzianastassiou et al. 2004b) 全球 ——北半球 南部半球 全球 ——北半球 南部半球
浮动。8.14.大气顶部行星反照率的长期(1984-1997)纬向平均季节变化。(Hatzianastassiou et al. 2004b) 8.4.6年半球平均变化半球面平均值是通过加权通量F的纬向变化与每个纬向带j中包含的表面积Ej(§8.4.3)的比例来计算的 |
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