适用于云微物理特性连续变化的辐射传输新理论研究及其在气候模式模拟中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41675003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0505.大气物理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In current climate models, cloud microphysical properties are often divided into several homogeneous layers in vertical direction for radiative transfer parameterization. This artificial stratification introduces discontinuities in the vertical distribution of the cloud microphysical properties, which results in the obvious bias in the radiative transfer simulations. Radiative transfer equation, which is used to describe the radiation process of continuous microphysical properties of cloud, is essentially integro-differential equation with variable coefficients. Therefore, it is difficult to solve it. Recently, the variational iteration method from nonlinear field provides a new idea for solving the radiative transfer equation with variable coefficients. This project intends to use the above method to propose a new radiation scheme to deal with the radiation of continuous cloud microphysical properties. It includes three items as follows: 1) we will develop a new four-stream theory, which will be applied to deal with the continuity of cloud microphysical properties and eventually propose a new four-stream scheme for solar radiative transfer parameterization; 2) basing on the basic theory of infrared radiative transfer, we will develop a new four-stream theory to deal with the radiation of continuous cloud microphysical properties, and eventually propose a new four-stream scheme for infrared radiative transfer parameterization; 3) the above new radiative transfer scheme will be applied to the BCC_AGCM and the evaluation will be made to estimate the simulation capability of cloud radiative properties.
现有的气候模式的辐射方案均采用对云微物理特性进行垂直均匀分层后再进行辐射传输计算,但这种方法使得模式层交界处的云微物理特性不连续,从而导致辐射传输计算产生较为明显的偏差。由于描述云微物理特性连续变化的辐射传输方程本质上是变系数的积分-微分方程,因此求解非常困难。近年来,非线性领域发展起来的变分迭代方法为求解变系数辐射传输方程提供了新的思路。本项目拟借助该方法建立一种能够适用于云微物理特性连续变化的辐射方案,并主要围绕以下三方面进行研究:1)建立适用于云微物理特性连续变化的短波四流近似辐射理论,并在此基础上,研制新的短波四流近似辐射传输方案; 2)以热红外辐射传输基本理论为基础,建立适用于云微物理特性连续变化的长波四流近似辐射理论,并研制新的长波四流近似辐射传输方案;3)将新发展的长、短波辐射传输方案耦合到国家气候中心的气候模式BCC_AGCM中,进行数值模拟,评估新方案对云辐射特性的模拟能力。

结项摘要

现有气候模式的辐射方案均采用对云微物理特性进行垂直均匀分层后再进行辐射传输计算,但这种方法使得模式层交界处的云微物理特性不连续,从而导致辐射传输计算产生较为明显的偏差。本项目建立了适用于云微物理特性连续变化的短波/长波四流近似辐射传输方案,以减少当前气候模式中由于忽略云光学性质随高度连续变化而引起的模拟误差;并讨论了不同辐射传输方案在模式中的精度和效率;将不同辐射方案应用到气候模式中并比较所计算的气候物理量差异;建立了红外快速辐射传输模式(ERTM),用于模拟Himawari-8卫星上搭载的成像仪(AHI)观测的亮温。

项目成果

期刊论文数量(34)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Variational Iteration Method for Infrared Radiative Transfer in a Scattering Medium
散射介质中红外辐射传输的变分迭代法
  • DOI:
    10.1175/jas-d-16-0172.1
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    FENG ZHANG;YI-NING SHI;JIANGNAN LI
  • 通讯作者:
    JIANGNAN LI
The impact of various HITRAN molecular spectroscopic databases on infrared radiative transfer simulation
各种HITRAN分子光谱数据库对红外辐射传输模拟的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jqsrt.2019.04.031
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhu Mingwei;Zhang Feng;Li Wenwen;Wu You;Xu Na
  • 通讯作者:
    Xu Na
Accounting for Gaussian quadrature in four-stream radiative transfer algorithms
在四流辐射传输算法中考虑高斯求积
  • DOI:
    10.1016/j.jqsrt.2017.01.040
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Feng Zhang;Kun Wu;Peng Liu
  • 通讯作者:
    Peng Liu
Radiative transfer in the region with solar and infrared spectra overlap
太阳光谱和红外光谱重叠区域的辐射传输
  • DOI:
    10.1016/j.jqsrt.2018.08.025
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhang Feng;Wu Kun;Li Jiangnan;Zhang Hua;Hu Shuai
  • 通讯作者:
    Hu Shuai
The δ-six-stream spherical harmonic expansion adding method for solar radiative transfer
太阳辐射传输的δ-六流球谐展开法
  • DOI:
    10.1016/j.jqsrt.2019.106818
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Xue Dan;Zhang Feng;Shi Yining;Iwabuchi Hironobu;Li Jiangnan;Hu Shuai;Han Wei
  • 通讯作者:
    Han Wei

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其他文献

程序性死亡受体配体1在肝癌中的表达及其临床意义
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1006-9801.2019.09.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张媛;张峰;孙立新;杨治华;冉宇靓;孙力超
  • 通讯作者:
    孙力超
中国工业用水需求价格弹性测算——基于联立方程模型
  • DOI:
    10.18402/resci.2022.03.12
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    资源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张峰;程雪
  • 通讯作者:
    程雪
电子束熔炼对高速钢碳化物的影响
  • DOI:
    10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200258
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王轶农
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    东南大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓婷婷;刘行;张峰;邓永锋;许传龙;柯瀚
  • 通讯作者:
    柯瀚

其他文献

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张峰的其他基金

四流累加辐射传输理论研究及其在气候模式中的应用
  • 批准号:
    41305004
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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