基于高分辨率DEM数据的次网格地形三维地表太阳辐射强迫效应快速参数化方法技术

本发明专利技术公开了基于高分辨率DEM数据的次网格地形三维地表太阳辐射强迫效应快速参数化方法，包括如下步骤：在模式运行前提取太阳辐射强迫效应因子。利用高分辨率DEM数据计算模式次网格尺度的地形辐射强迫效应参量，再将这些次网格尺度的地形辐射强迫参量聚合到模式网格尺度，得到模式网格尺度的地形辐射强迫效应参量；在模式运行时，修正太阳入射辐射各分量。利用在模式网格尺度的地形辐射强迫效应参量和模式本身计算的模式网格尺度变量，根据山地三维地表辐射传输理论模型计算得到考虑地形辐射强迫效应后的模式网格尺度太阳直接辐射通量、太阳散射辐射通量和周围地形反射太阳辐射通量。该方法具有输入简单、物理机制明确清晰、运算量经济和可移植性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于高分辨率DEM数据的次网格地形三维地表太阳辐射强迫效应快速参数化方法
本专利技术涉及一种基于DEM数据的次网格地形太阳山地辐射强迫效应快速参数化方法，尤其涉及一种基于高分辨率DEM数据的次网格地形三维地表太阳辐射强迫效应快速参数化方法。
技术介绍
入射太阳辐射通量对近地面温度、土壤墒情、蒸发、冰雪消融、光合作用、污染物生消等物理生物化学过程具有十分重要的作用，因此对入射太阳辐射通量的研究一直是气候、农业、生态、水文和环境等学科的重要研究内容。不同于气温、降水等气象资料的相对易于获取，入射太阳辐射的直接观测在地形复杂地区一直处于缺乏状态，辐射测量站点的空间密度和观测频次都不能很好地满足科学研究和社会生产的需求。除辐射测量仪器布设成本较高和日常维护难度较大等原因外，更为重要的原因是很难利用站点资料通过插值方法得到令人满意的山地地表入射太阳辐射格点资料。对于理想平坦地表，入射太阳辐射通量在大范围内保持均匀，单点测量值可以代表整个区域。地形是重要性仅次于云的辐射强迫因子，地形高度、坡度、坡向、天空可见程度和遮蔽等特征因子对入射太阳辐射通量具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于高分辨率DEM数据的次网格地形三维地表太阳辐射强迫效应快速参数化方法，其特征在于：在模式运行前，利用高分辨率DEM数据计算次网格点i坡度α

【技术特征摘要】
1.基于高分辨率DEM数据的次网格地形三维地表太阳辐射强迫效应快速参数化方法，其特征在于：在模式运行前，利用高分辨率DEM数据计算次网格点i坡度αi和坡向βi；利用次网格点坡度αi和坡向βi计算次网格点的cosαi、sinαicosβi和sinαisinβi；将模式网格点P在X轴和Y轴方向前后设定距离范围内所有次网格点i的cosαi、sinαicosβi和sinαisinβi分别求平均获得模式网格点P的地形修正量up、vp和wp；利用高分辨率DEM数据、次网格点坡度αi和坡向βi计算次网格点天空可见因子SVFi，并计算次网格点的SVFi+SVFicosαi，将模式网格点P在X轴和Y轴方向前后设定距离范围内所有次网格点的SVFi+SVFicosαi求平均获得模式网格点P的天空可见因子和坡度的复合修正量(SVF+SVFcosα)p；利用高分辨率DEM数据计算次网格点i的k个搜索方位中所有方位的最大地形遮蔽角∠εi,k的正弦值sinεi,k，组成所有次网格点i在不同搜索方位上的最大地形遮蔽角∠εi,k的正弦值数据集，模式网格点P在X轴和Y轴方向前后设定距离范围内所有次网格点i的所有搜索方位最大地形遮蔽角∠εi,k的正弦值数据分别与同搜索方位太阳高度角正弦值进行比对判定，筛选出所有搜索方位中未被遮蔽的次网格点i，将任一搜索方位中未被遮蔽的次网格点i数和同搜索方位次网格点总数的比值作为模式网格点P在该搜索方位的地形遮蔽系数SFp，将所有模式网格点P在k个搜索方位和设定的所有太阳天顶角余弦值cosZp下地形遮蔽系数SFp组成四维数组R(a,b,k,m)，a和b分别表示P点在X轴方向和Y轴方向的序号，k表示搜索方位的序号，m表示设定的太阳天顶角余弦值的序号；在模式运行时，利用模式网格点P的太阳赤纬σp、纬度太阳时角ωp和太阳天顶角Zp计算模式网格点P的太阳方位角θp；利用模式网格点P的地形修正量up、vp和wp以及太阳方位角θp和太阳天顶角Zp计算模式网格点P的太阳入射角余弦值(cosγ)p；利用模式网格点P的太阳方位角θp和太阳天顶角余弦值cosZp分别确定k和m序号数，从四维数组R(a,b,k,m)读取当前时刻模式网格点P的遮蔽系数SFp；利用太阳常数Eac、日地距离修正因子模式网格点P的大气透射率该时刻对应的地形遮蔽系数SFp和太阳入射角余弦值(cosγ)p计算获得该时刻模式网格点P考...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄安宁，顾春雷，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32