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1、地表反照率研究进展第3O卷第2期2010年6月高原山地气象研究PlateauandMountainMeteorologyResearchVol3ONo.2Jun.2010文章编号:1674—2184(2010)02—0079—05地表反照率研究进展王鸽,韩琳(1.中国气象局成都高原气象研究所,成都610071;2.成都信息工程学院,成都610225)摘要:地表反照率是陆面过程模式及气候模拟研究中的一个重要参数,地表反照率的变化会改变整个地气系统的能量收支平衡,并引起局地以至全球的气候变化.不同下垫面地表反照率存在明显的差异,中国区域地表反照率
2、的空间分布也存在明显的区域差异.遥感反演地表反照率在空间上具有较高的精度,但反演结果很难直接应用于陆面过程模式.各种陆面模式对地表反照率计算主要基于陆面土地覆盖分类,包含了许多先验的预定参数,由于某些过程处理中的简化假设,从而对地表反照率的计算带来一定的误差.关键词:地表反照率;遥感;模拟中图分类号:P422.4文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1674—2184?2010.02.018引言作为广泛应用于地表能量平衡,中长期天气预报和全球变化研究的重要参数,地表反照率是地面辐射场的重要组成要素之一",是陆面过程模式的主要参数
3、,陆面模式,天气和气候模式等需要的区域平均反照率一般是根据实测资料结合植被特征和土壤类型分布图推算得到,对地表反照率的计算存在一定的误差,大部分的全球环流模式地表反照率的相对误差一般在5%～15%之间,国际上6个主要模式的反照率误差在5%以上.遥感反演可以获得区域平均反照率,但是反演结果很难直接应用到陆面过程模式中去.地表反照率的变化,必然会改变整个地气系统的能量收支平衡,进而改变大气环流系统,并引起局地以至全球的气候变化,区域或全球范围地表反照率的确定对陆面过程研究及气候模拟都有重要意义.准确计算地表反照率可以揭示局地和区域气候变化的内在机
4、制,提高中长期气候预报的水平.1不同下垫面地表反照率的变化情况地表反照率是一个动态的地表参数,随着太阳高度角的增加而降低'",不同下垫面反照率随太阳高度角的变化规律是基本相同的.白天地表反照率大致呈"u"形…,一般情况下上午反照率值大于下午反照率值,反照率变化相对地方正午时刻呈现不对称,这种现象称为反照率的日滞后现象.地表反照率与下垫面密切相关,积雪,裸土和植被3种下垫面类型地表反照率存在明显的差异.1.1积雪表面反照率的变化积雪是地球表面分布极广的一种下垫面类型,积雪对气候的影响主要是其巨大的短波反照率,很强的长波辐射能力和极低的导热性.在
5、无稳定积雪的地区,在降雪,积雪和融雪过程中,地表反照率经历着很大的变化过程,幅度从0.20～0.80左右,由于纬度的差异,这一过程持续的时间长短差别很大.按照严格的理论模式,雪面反照率取决于雪覆盖地面的类型,冰雪粒子的大小和密度,积雪的深度及时问等因子,观测和数值模拟表明,雪的粒径,密度,含水量和杂质等物理属性都会影响其反照率的变化.在大气环流或气候模式中,应该考虑积雪反照率的动态变化,而不能简单的使用固定值作单一的参数化处理,通常用积雪深度作为参数来确定雪面反照率及其变化..冰雪面反照率的模型主要有两种,一是用统计方法拟合反照率序列或回归算
6、式"或给出实际冰雪面反照率关于雪深与雪密度的经验公式,或者给出雪面反照率关于积雪时间的经验公式;二是基于冰雪的光学性质,米氏散射理论等求解辐射传输等微分方程,结合能量平衡,物质平衡模式,给出冰雪面的反照率模拟收稿日期:2009—12—20资助项目:中国气象局成都高原气象研究所高原气象开放实验室课题基金项目(LPM2009018)作者简介:王鸽,博士研究生,主要从事生态学与全球变化生物学研究.E—mail:wg800110@yahoo.GOre.en高原山地气象研究第3O卷结果,其中辐射传输方程中的二流模式(Two—streammode1),D
7、elta—Ed—dingtOil模式应用的较多.1.2裸土表面反照率的变化裸土地表反照率主要受地表土壤湿度的影响,不同土壤湿度引起日平均反照率的变化,但对同一土壤而言,不同湿度下的反照率日变化过程基本相似.地表反照率随土壤湿度的增加而降低,并且这种变化在土壤含水量小时更剧烈,地表反照率对表层土壤含水量的变化较敏感并有较好的线性关系,对2cm或以下浅层的土壤含水量,只在其变化较大的情况下才有响应.地表反照率对降水过程有很好的响应,降水导致反照率明显下降.在陆面过程模式中,裸土的反照率是指定的土壤颜色和土壤湿度的函数,不同土色水分饱和情况下的土壤
8、反照率等参数是由先验知识给定的,此计算思路为大多数的陆面过程模型所采用,但是不同模式下不同土色水分饱和情况下的土壤反照率等参数的取值不完全一致,并且由于该方案没有考
