Том 22, номер 08, статья № 11

Аннотация:

Исследованы эволюция спектроскопических данных с 1999 по 2009 г. и ее влияние на Line-by-Line (LBL)-расчеты для тестирования радиационных блоков климатических моделей. Во всех численных экспериментах авторы использовали стандартную атмосферу лета средних широт. Вычисления интегральных потоков длинноволновой радиации с текущей версией базы (2008 г.) и с предыдущей базой HITRAN (2002 г.) показали очень хорошее согласие: отличия менее чем на ~ 0,1 Вт/м² (учитывались линии и континуум H₂O, CO₂, O₃). Замена последней (MTCKD-2.1) версии предыдущей (CKD-2.4) дала разницу до ~ 0,9 Вт/м². Коротковолновые расчеты с одинаковыми базами HITRAN, но текущей и предыдущей моделями континуума, напротив, показали несколько большие отличия: дополнительное поглощение только линиями водяного пара в нисходящих потоках солнечной радиации достигало 2,6 и 1,1 Вт/м² (~ 1,5 и 1,3%) для зенитных углов Солнца (ЗУС) 30 и 75° соответственно. Дополнительное поглощение в расчетах с последними и предыдущими базами HITRAN наряду с различными моделями континуума при учете H₂O, CO₂, O₃ достигало 2,3 и 2,0 Вт/м² для ЗУС 30 и 75° соответственно. Также было обнаружено, что полное пренебрежение интерференцией линий может привести к погрешностям до ~ 2,5 Вт/м² (1,5%) в вычислениях интегральных потоков длинноволновой радиации. Однако применение традиционных поправок к фойгтовской форме линии (форм-факторов) и приближение первого порядка в таких расчетах дали удовлетворительную точность: погрешности были менее чем ~ 0,14 (~ 0,1%) и ~ 0,03 Вт/м² соответственно.

Ключевые слова:

спектральные базы данных, модели континуума, интерференция линий, атмосферная радиация, эталонные расчеты, радиационные блоки климатических моделей

Список литературы:

1. Fomin B.A., Udalova T.A., Zhitnitskii E.A. Evolution of spectroscopy information over the last decade and its effect on line-by-line calculations for validation of radiation codes for climate models // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2004. V. 86. P. 73-85.
2. Niro F., Jucks K., Hartmann J.-M. Spectra calculations in central and wing regions of CO₂ IR bands IV: software and database for the computation of atmospheric spectra // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2005. V. 95. P. 469-481.
3. Ellingson R.G., Ellis J., Fels S. The intercomparison of radiation codes used in climate models: long wave results // J. Geophys. Res. D. 1991. V. 96. N 5. P. 8929-8953.
4. Fourquart Y., Bonnel B. Intercomparing shortwave radiation codes for climate studies // J. Geophys. Res. D. 1991. V. 96. N 5. P. 8955-8968.
5. Kratz D.P. The sensitivity of radiative transfer calculations to the changes in the HITRAN database from 1982 to 2004 year // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2008. doi:10.1016/j.jqsrt.2007.10.010.
6. Kunde V.G., Maguire W.C. Direct integration transmittance model // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1974. V. 14. P. 803-901.