[发明专利]一种模拟冰云成长过程的方法及系统

说明书

本申请公开了一种模拟冰云成长过程的方法及系统，包括：构建冰云粒子谱分布数据库和非球形冰云粒子散射数据库，冰云粒子谱分布数据库包含冰云粒子观测数据，所述非球形冰云粒子散射数据库包含冰云粒子散射特性参数；根据所述冰云粒子谱分布数据库和所述非球形冰云粒子散射数据库，计算冰云光学特性参数与冰云宏观物理量的拟合关系，并确定拟合系数，所述冰云光学特性参数包括冰云消光效率、冰云不对称因子和冰云单次散射反照率，所述冰云宏观物理量包括冰云冰水含量和冰云平均有效半径；将所述拟合系数应用于辐射传输模型，模拟所述冰云成长过程。本申请提升了现有气候模式中冰云光学特性表达的准确性，能够有效反演全球尺度的冰云微物理参数。

技术领域

本申请涉及气候模式领域，尤其涉及一种模拟冰云成长过程的方法及系统。

背景技术

冰云作为热量和水汽传输的重要介质，在地表辐射平衡和地球能量平衡中发挥重要作用。研究冰云成长的过程，对全球气候变化的模拟和气象灾害预警等具有重要意义。目前在气候模式中，往往利用单一形状粒子的参数化方案或多形状粒子的参数化方案描述冰云的光学特性和辐射特性。单一形状冰云粒子的参数化方案通常利用规则形状的冰云粒子，难以代表大多数的冰云光学特性；多形状粒子参数化方案的思路是使用多种规则形状的冰云粒子(如椭球状、平板状、柱状，子弹花瓣状等)，并根据每种形状冰云的给定占比制作散射数据库。已有众多研究表明冰云粒子的形状、表面粗糙度、尺寸大小等微物理参数，对于冰云光学特性和辐射特性具有不容忽视的影响。同时，大量飞机观测数据表明冰云中不规则形状冰云粒子占有重要的比例。因此，现有模型的局限性难以满足冰云光学特性描述的要求。

发明内容

本申请提出了一种模拟冰云成长过程的方法及系统，所述方法及系统基于新的冰云模型，克服了现有的基于高度简化冰云模型的冰云参数化方案在描述冰云光学特性方面的局限性，为气候模式中的冰云光学特性的描述与冰云成长过程的模拟提供技术支持。

本申请实施例提供一种模拟冰云成长过程的方法，用于本申请任一系统实施例，包括：

构建冰云粒子谱分布数据库和非球形冰云粒子散射数据库，所述冰云粒子谱分布数据库包含冰云粒子观测数据，所述非球形冰云粒子散射数据库包含冰云粒子散射特性参数；

根据所述冰云粒子谱分布数据库和所述非球形冰云粒子散射数据库，计算冰云光学特性参数与冰云宏观物理量的拟合系数，所述冰云光学特性参数包括冰云消光效率、冰云不对称因子和冰云单次散射反照率，所述冰云宏观物理量包括冰云冰水含量和冰云平均有效半径；

将所述拟合系数应用于辐射传输模型，模拟所述冰云成长过程。

优选地，所述冰云粒子观测数据为低纬度到中纬度地区的观测数据。进一步优选地，所述冰云粒子散射特性参数为紫外到远红外波段光谱范围内不同尺度大小冰云粒子的散射特性参数。

本申请实施例还提供一种模拟冰云成长过程的系统，包括：

第一模块，用于构建冰云粒子谱分布数据库和非球形冰云粒子散射数据库，所述冰云粒子谱分布数据库包含冰云粒子观测数据，所述非球形冰云粒子散射数据库包含冰云粒子散射特性参数；

第二模块，用于根据所述冰云粒子谱分布数据库和所述非球形冰云粒子散射数据库，计算冰云光学特性参数与冰云宏观物理量的所述拟合系数，所述冰云光学特性参数包括冰云消光效率、冰云不对称因子和冰云单次散射反照率，所述冰云宏观物理量包括冰云冰水含量和冰云平均有效半径；

第三模块，用于将所述拟合系数应用于辐射传输模型，模拟所述冰云成长过程。

优选地，所述冰云粒子观测数据为低纬度到中纬度地区的观测数据。进一步优选地，所述冰云粒子散射特性参数为紫外到远红外波段光谱范围内不同尺度大小冰云粒子的散射特性参数。