线翼截断方式对大气辐射计算的影响

在大气辐射传输计算方法中，有3种基本方法，即，逐线积分方法，k-分布方法和带模式方法。其中，逐线积分方法是最精确的计算大气透过率的方法，本文根据透过率计算方式的不同，将逐线积分方法分为追线积分法和追点积分法。由于逐线积分计算需要耗费大量的计算时间，在大气遥感和大气探测业务中使用时，必须减少计算成本，提高计算速度。本文在追线积分法的基础上，给出了简化的逐线积分的基本方法，在保证同样计算精度的同时，大大提高了计算速度。对在精确的和简化的逐线积分下，不同线翼截断方式(cutoff)对吸收系数、大气透过率和冷却率的影响进行了更详细的探讨。通过数值试验发现，对谱线线翼的截断方式是影响辐射计算精度和计算速度的重要因子。在不同压力下，用cutoff=2计算的吸收系数误差最大；对cutoff=1，在大多数取样点上误差都小于2%；对cutoff=3或4，对绝大多数取样点上计算的吸收系数误差都在5%以内，但所用的计算时间却明显减少。大气低层的透过率对不同的计算方法和不同的线翼截断方式不敏感；对大气高层，无论是对精确的还是简化的逐线积分方法，当cutoff=2时的透过率结果与其他线翼截断方式的结果差别较大。通过比较，本文给出线翼截断的优选方案。