Page 174 - 《高原气象》2026年第2期

高 原 气 象 45 卷
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3 2 本研究模拟评估指标选择 Pearson 相关系数
ASY = -7.143889b x + 7.464439b x （8）
-3.96356b x + 0.9893
（R）、 均方根误差（RMSE）以及平均偏差（BIAS）， 具
为得到有机物单散射反照率（OM_SSA）， 引入 体公式如下：
吸收性气溶胶光学厚度（Absorption Aerosol Optical n
Depth， AAOD）的概念， 其代表气溶胶吸收引起的 ∑ ( x i - x ˉ) ( y i - y ˉ)
R = i = 1 （12）
消光。考虑到 BC、 OM 和 Dust 是三种主要的吸收 n n
2
性 气 溶 胶 ， OM 的 吸 收 性 气 溶 胶 光 学 厚 度 也 即 ∑ ( x i - x ˉ) ∑ ( y i - y ˉ) 2
i = 1 i = 1
BrC_AOD， 可结合公式（9）~（11）得到， BC 和 Dust
n
相应 SSA 值分别考虑为 0. 19 和 0. 9（Chung et al， ∑ ( x i - y i ) 2
2012； Müller et al， 2010）。 RMSE = i = 1 n （13）
Total_AAOD = Total_AOD × (1 - SSA) （9） 1 n
BIAS = ∑ ( x i - y i ) （14）
BrC_AOD = Total_AAOD - BC_AAOD n
（10） i = 1
-Dust_AAOD 第二部分模拟计算成都市各季节地表（Bottom
BrC_AOD
OM_SSA = 1 - （11） of the atmosphere， BOA）、 天顶（Top of the atmo‐
OM_AOD
sphere， TOA）和大气（Atmosphere， ATM）中气溶胶
2. 3. 2 libRadtran辐射模型介绍
辐射强迫（RF BOA 、 RF TOA 、 RF ）， 计算公式如下：
ATM
libRadtran 是一个广泛使用的用于辐射传输计 RF BOA = ( F ↓ + F ↓
diffuse，aerosol，BOA
算的软件包（Mayer and Kylling， 2005）， 本研究采 -F direct，aerosol，BOA ) - ( F ↓
↑
diffuse，aerosol，BOA
用了 2. 0. 4 版本 libRadtran 辐射传输模型计算相关 +F ↓ - F ↑ direct，clear，BOA
)
diffuse，clear，BOA
diffuse，clear，BOA
辐射强迫， 太阳辐射量是在 300~3000 nm 光谱带上 = F net，aerosol，BOA - F net，clear，BOA （15）
计算， 考虑到地理位置、 季节等因素， 为了使太阳 RF TOA = F ↑ - F ↑ （16）
diffuse，aerosol，TOA
diffuse，clear，TOA
天顶角（Solar Zenith Angle， SZA）有连续的日变化， （17）
RF ATM = RF TOA - RF BOA
每日辐射文件及参数输入都为 07:00 -17:00（北京
时， 下同）的日均值。其中逐时 SZA 使用一个外部 3 结果与讨论
代码来计算。
3. 1 PM 及碳组分浓度变化特征
2. 5
模拟分为两部分， 一部分是模型参数设定的验
2021 年 3 月至 2022 年 2 月各季节 PM 及碳组
2. 5
证部分， 另一部分是气溶胶的辐射强迫计算。第一
分质量浓度呈现冬季最大， 春秋次之， 夏季最小的
部分的模拟由于与实测数据对比， 需要考虑云的影
趋势。与上一年相比（李朝阳等， 2022）， 碳组分浓
响， 这里只考虑对地表辐射影响较大的水云的影响
度都有不同程度的下降； 不同的是， 由于 10月超过
（Bellouin et al， 2005）， 液态云滴光学特性通过 MIE
65% 的日期存在降水现象， 降水对碳组分的湿清除
理论进行计算。具体输入参数详见表1。
等作用使得秋季的碳组分浓度小于春季， 也造成秋
表1 libRadtran模型使用参数 季有最大的平均相对湿度为 88. 53%。虽然夏季碳
Table 1 Parameters used in the libRadtran model 组分质量浓度最小， 但 TC 在 PM 中的占比［r（TC/
2. 5
参数 输入 PM ）］最大， 为 24%； 春季和冬季 r（TC/PM ）近
2. 5
2. 5
Atmospheric profile Midlatitude winter/ 似， 但 EC 在 TC 中的占比［r（EC/TC）］呈现两个极
Midlatitude summer
端， 春季 r（EC/TC）最大为 36%， 略大于秋季和夏
Solar flux Kurucz （0. 1 nm resolution） 季， 冬季 r（EC/TC）最小为 26%， 说明冬季散射性气
Altitude 0. 53 km 溶胶占比要大于其他季节（表2）。
Radiative transfer equation solver DISORT 3. 2 气溶胶光学特性
Absorption parameterization REPTRAN 3. 2. 1 单散射反照率
Number of streams 8 根据公式（1）~（5）计算的 550 nm 处总气溶胶吸
Albedo MERRA-2 收系数以及散射系数的季节变化如图 2 所示（春、
AOD EAC-4 夏、 秋、 冬季的计算样本数分别为 90、 92、 91 和
SSA， ASY CUIT站观测资料计算 84）。β abs， 550 季节均值呈现冬季（31. 64±13. 87 Mm ）
-1
TOC， WCC， LWC ERA-5 > 春 季（29. 59±14. 03 Mm ）> 秋 季（23. 46±12. 13
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