辐射放大系数

另一种方法评估长期的紫外线辐照度的变化可以通过结合臭氧测量值与设计辐射传输计算。这些计算可以简化估算辐照度变化,忽略了散射的影响。晴空,恒定的云,和气溶胶条件不变,改变单色紫外线辐照度dF显示一个定义良好的逆关系变化的大气中的臭氧d ^基于实验室测量臭氧紫外吸收系数(例如,Zerefos et al ., 2001)。这是使用光谱仪测量臭氧和最明显的证明erythemally加权辐照度在莫纳罗亚山(300 nm - 400 nm),夏威夷1995年7月和1996年7月之间在132年晴朗的早晨(世界气象组织报告,1999)。辐照度的变化dF的关系在一个波长的微小变化列臭氧量d£?大约是在Eq (5.1)。

dF / F = - dn / n < % i2sec (#) = - dQIQ (RAF) (5.1)

微分关系是来自辐照度的标准比尔定律

吸收大气衰减,F = Fo exp (aq交会(#))

Q = DU的臭氧量列(1 DU = 1毫”之义atm-cm或2.69 x 1016 2 1分子/厘米),a =臭氧吸收系数(厘米),d = SZA,

佛是大气顶部的辐照度。病痛交会(#)数量倾斜路径光学深度,也叫辐射放大

因素,或英国皇家空军(£? #)(Madronich, 1993)当Eq。(5.1)是用于估计辐照度变化。当包含不同云反射率d ^, F = Fo exp

(-ailsec (#)) (1 - r) / (1 - rg#)和部分改变辐照度是dF / F = dn / n aQ秒(#)+ dCj / Cj (5.2)

在CT =云+气溶胶传输= (1 - R) / (1 - RG),和R =地面反射率的RG +云RC系统(RG < R < 1)。

方程(5.2)已经被证明是相当准确估算单色辐照度变化对小Q在各种条件下的变化,尤其是对无云的条件。辐射传输解决方案之间比较运行RTS和Eq。(5.1)从三个臭氧值1%,275 DU 375 DU 475 DU 290 nm - 350 nm波长范围,和SZA = 30°(Herman et al ., 1999)。RTS的最大区别和Eq(5.1)为0.2%。在290 nm 275 DU和不到0.1%波长大于310纳米。

图5.5显示了一个具体的例子的无云单色RAF Q = 0.33 atmosphere-cm = 330 DU和SZA = 45°,并显示臭氧吸收系数(cm - 1)波长范围从240纳米到340纳米。皇家空军方法准确地估计小单色紫外辐照度变化相比,晴空辐射传输(Herman et al ., 1999)。例如,辐射传输显示下降了1% O3产生305海里辐照度增加了2.115%,而英国皇家空军的方法估计增长2.064% (Q = 375 DU, d = 30°)。有波长偏离方程式的依赖。(5.1)和(5.2)在光学厚云由多个散射增加臭氧吸收的光路。如果有一个地面反射率从1%变化

1000年

0.01

- - - - - - r - - - - - - - r”	RAFw = aPsee (45°)
	0 = 0.33厘米为目标
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280 300波长(nm)

图5.5臭氧吸收系数的(cm)和RAF45 SZA = 45°和臭氧量的330 DU (O = 0.330 atm厘米)。注意,在310 nm, RAF45 ~ 1,这样增加了1% O3将产生310海里辐照度下降了1%

280 300波长(nm)

图5.5臭氧吸收系数的(cm)和RAF45 SZA = 45°和臭氧量的330 DU (O = 0.330 atm厘米)。注意,在310 nm, RAF45 ~ 1,这样增加了1% O3会产生310海里辐照度下降了1%的名义反射率RG = 5俄文(RG = 0.05)晴朗的天空,向下的辐照度的变化是由于反向散射大气中的不到0.35%。如果有光学厚的云层,改变增加约0.8%。

英国皇家空军使用的测量方法也被验证在莫纳罗亚山臭氧和紫外线辐照度,夏威夷。图5.6显示,当晴空测量单色的辐照度都是精心制作的1%的臭氧含量的变化,但没有气溶胶的变化,测量和计算变化同意很好。之后,这是表明,实证幂律RAF同意单色情商的方法。(5.1)为小型臭氧变化,而且申请光谱加权辐照度与臭氧变化大。可以获得经验幂律(数值)比尔定律(见5.7节)。

图5.6验证皇家空军使用测量方法(黑眼圈)从莫纳罗亚山臭氧和紫外线辐照度的变化,夏威夷(世界气象组织,1999年)

Fioletov et al。(1997)报道,一个广泛的分析总臭氧紫外线辐照度和依赖。提供了一个实证分析wavelength-by-wavelength增加紫外线辐照度的测量臭氧总量的减少了1%。紫外线与臭氧变化改变的值被发现本质上相同的清晰和多云天气(很重云除外),并在良好的协议与模型结果更长的波长和温和SZA。结论是在协议与方程式的近似。(5.1)和(5.2)。

理论和观测表明,臭氧的减少导致紫外线erythemal和UV - b增加单色辐射在地球表面。对于中纬度,测量的变化erythemal辐照度可以近似用情商。(5.1)与单色RAF = 1.3到1.4在中纬度地区臭氧总量的变化1%。然而,实证幂律形式给出了一个更好的近似erythemal辐照度比情商与臭氧变化。(5.1)。英国皇家空军的详细讨论在5.7节给出。

卫星的估计臭氧和反射率分别检索,每个都有自己的预算错误。臭氧是检索约有1%的准确率,特别是在纬向平均的基础上。纬向平均反射率检索的准确度约俄文或0.02 (0 < R < 1)。d ^和博士的差异与Q和R相同的精度,因为他们只是从一个固定的参考价值的区别。当方程式。(5.1)和(5.2)是用于估计紫外线趋势在这项研究中(见部分5.3.7),使用引用值的平均值是臭氧或反射率在第一年作为一个纬度的函数。

这个和下面的含义是,它可能更容易测量臭氧含量的变化和云加气溶胶传输结合辐射传输计算紫外线辐照度变化比测量紫外辐照度的变化非常稳定和精确校准的仪器。这种方法将错过紫外线辐照度的一些特性,比如上面的瞬时增加晴空反射所导致的大量云层,将双方的不准确在山区地形反射率影响辐照度比相对平坦的地区。即使是在山区,Eq。(5.2)仍然代表了变化引起的辐照度satellite-detected平流层和对流层臭氧含量的变化。然而,从山脉的场景反射率的变化会影响数量的紫外线辐照度的方式通常不是被ozone-measuring卫星。方法也将错过任何吸收影响(通常是小的)引起的其他微量气体(例如,NO2和SO2)和吸收气溶胶。目前还没有长期的测量这些数量及其变化大的地区。

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