新型辐射模式系统框架中的通用吸收系数分布光谱参数化和广义辐射通量二流方法研究

气候系统中的大气辐射过程是全球气候变化的模拟与遥感研究的重要内容。大气辐射包括吸收、散射、热发射、折射等过程，从根本上决定着气候系统的能量状态及 其变化，同时也是反映气候变化的重要指标。大气辐射模式系统是包含有不同复杂程度的辐射模式系统集合，模式之间相互关联，可以根据不同的实际问题进行灵活 的组合和快速的更新，以满足气候模拟和气候系统遥感的多方面需要。本研究计划旨在通过研究大气辐射过程的计算方法和大气（包括气溶胶和云）辐射特征的表达 方法，分析国际现有的通用辐射模式以及气候模拟与遥感中所使用的辐射方案，并吸收当前大气辐射理论研究的最新成果，分析和解决大气辐射模式在理论与应用方 面需要优先处理的光谱参数化和辐射传输方案中存在的问题，从而建立在理论上更先进的、完全自主研发的实用大气辐射模式系统，提高我国在相关领域内的研究水 平，并对气候变化研究提供强有力的支持。

本项目研究在总结已有大气辐射模式的基础上，对相关K分布光谱积分和辐射传输算法进行了理论和数值计算方法进行了讨论，并就辐射模式的这两个基本方面提出了新的观点和方法。首先，我们发展了一个新的构建相关K分布辐射光谱积分参数化的方法。该方法提出了一个一般性的方式保存不同气体吸收光谱的相关性数据，对于不同成分吸收光谱的相关性和相对吸收强度不要求任何假定或事先判定，从而最大限度地保持了方法的通用性和灵活性。另一方面，我们发展了一个新的构建多次散射辐射传输算法的方法。该方法允许使用任意方式和任意自由度表达辐射场，从而可以在较以往更大的多的范围内探索高效精确的辐射传输算法。这两个方面的结果构成了一个比较完整的辐射模式开发框架，便于生成具有不同光谱分辨率和不同辐射传输算法构成的多种辐射模式，以满足各类模拟研究的需要。本报告对该通用框架的基本概念、特征及其相对国际上现有方法的优点进行了简要介绍。