关于平面平行辐射传输模式（SBDART）的文件输入（2012年夏发布）
此文件向SBDART（平面平行辐射传输模式）提供文件输入参数。SBDART是一种软件工具，用来计算地球大气和表面在无云和多云条件下的平面平行辐射传输。对于该程序的一般性描述和评论请参阅Ricchiazzi在1998年的说明。（美国气象学会公告，1998年10月）。
SBDART的主要输入文件称为INPUT。此文件包含一个单独的NAMELIST输入区也称为INPUT。NAMELIST输入的一大显著优势就是不是所有元素的输入数据块都需要被用户指定。由于大部分代码的输入被初始化为合理默认值，新用户可以先指定一些相关程度较高的输入参数。输入参数的默认状态可以通过从当前工作目录中移出的INPUT来确定。当SBDART检测到没有INPUT文件输入时，它将打印所有输入的默认设置参数。该输出可以被重新定向到一个文件中进行编辑。
INPUT的默认配置如下：
=====================================================================
&INPUT
idatm = 4 , amix = 0.0 , isat = 0 ,
wlinf = 0.550 , wlsup = 0.550 , wlinc = 0.0 ,
sza = 0.0 , csza = -1.0 , solfac = 1.0 ,
1 / 81
nf = 2 , iday = 0 , time = 16.0 ,
alat = -.7670 , alon = -.0670 , zpres = -1.0 ,
pbar = -1.0 , sclh2o = -1.0 , uw = -1.0 ,
uo3 = -1.0 , o3trp = -1.0 xrsc = 1.0 , xn2 = -1.0 xco2 = -1.0 , xch4 = -1.0 xco = -1.0 , xno2 = -1.0 xnh3 = -1.0 , xno = -1.0 xo4 = 1.0 , isalb = 0 sc = 1.0,3*0.0 , zcloud = 5*0.0 lwp = 5*0.0 , nre = 5*8.0 krhclr = 0 , jaer = 5*0 taerst = 5*0.0 , iaer = 0 2 / 81
, ztrp = 0.0 ,
, xo2 = -1.0 ,
, xn2o = -1.0 ,
, xso2 = -1.0 ,
, xhno3 = -1.0 ,
, albcon = 0.0 ,
, tcloud = 5*0.0 ,
, rhcld = -1.0 ,
, zaer = 5*0.0 ,
, vis = 23.0 ,
rhaer = -1.0 , wlbaer = 47*0.0 , tbaer = 47*0.0 ,
abaer = -1.0 , wbaer = 47*0.950 , gbaer = 47*0.70 ,
pmaer = 940*0.0 , zbaer = 50*-1.0 , dbaer = 50*-1.0 ,
nothrm = -1 , nosct = 0 zgrid1 = 0.0 , zgrid2 = 30.0 zout = 0.0,100.0 , iout = 10 lamber = t , ibcnd = 0 prnt = 7*f , ipth = 1 temis = 0.0 , nstr = 4 uzen = 20*-1.0 , vzen = 20*90 phi = 20*-1.0 , imomc = 3 ttemp = -1.0 , btemp = -1.0 idb = 20*0
3 / 81
, kdist = 3 ,
, ngrid = 50 ,
, deltam = t ,
, saza = 180.0 ,
, fisot = 0.0 ,
, nzen = 0 ,
, nphi = 0 ,
, imoma = 3 , spowder = f ,
,
/
说明：令人失望的是，许多fortran编译器在应对不正确的NAMELIST输入文件时，会产生相当潜在的错误信息。以下是三种常见的的NAMELIST错误信息及其含义：
1.错误信息：在NAMELIST输入的参考变量无效
含义：你拼错了一个NAMELIST中的变量名
2.错误信息：NAMELIST变量的值过多
含义：你为一个变量所指定的值太多，最有可能是因为你使用了超过一个逗号来隔开变量
3.错误信息：在程序读取过程中或在名单区INPUT未找到前中止文件
含义：有两种可能：
A）你没有写进NAMELIST区的分类符（INPUT,DINPUT或者END）或是你拼错了它；或者
B）你使用了错误的字符来表示一个名单区的名称。FORTRAN90要求名单区开始于& SBDART有时需要使用的其它一些输入文件： 4 / 81 atms.dat – 大气廓线（用于获取输入量IDATM） aerosol.dat – 气溶胶信息（用于获取输入量IAER） albedo.dat – 地表反照率（用于获取输入量ISALB） filter.dat – 传感器滤波函数（用于获取输入量ISAT） solar.dat – 太阳光谱（用于获取输入量NE） usrcld.dat – 云垂直廓线（用于获取输入量TCLOUD） SBDART通常会直接向标准输出设备列出计算结果（即，终端，如果交互运行的话）。然而， 一些警告信息会不被写入名为SBDART_WARNING的文件中。其中，问号显示出警告消息的数 量。当运行SBDART进行过多次的输入操作时，SBDART_WARNING文件将只在进行第一次迭代产生警告条件时创建一次。 警告文件中包括一个警告信息和触发警告的输入文件的副本。 通用选项(NAMELIST &INPUT): ===================================== 5 / 81 波长范围，滤波器的功能规范 ================================================ NF：太阳光谱选择器 -2= 当kidist=-1时，用TOA太阳辐照度从CKTAU文件中读取。当kidist不为-1时，NF=-2不是一个有效的输入。 -1= 从文件solar.dat中读取（由用户提供） 数据文件solar.dat是从当前的工作目录读取。这种ASCII文件的读取是通过以下自由格式的阅读声明完成的： read(13,*,end=100) (wlsun(i),sun(i),i=1,5000) 100 continue where, wlsun wavelength sample points (microns) sun direct normal solar irradiance at the top of the atmosphere (W/m2/micron) 从solar.dat中读取的波长样本点的数目应该小于等于5000 旧版本的SBDART使用了不同的格式光谱输入文件albedo.dat，filter.dat 和 6 / 81 solar.dat。一种perl代码“newform”可以从ftp::/ftp.icess.ucsb.edu/pub/esrg/sbdart将旧的数据文件转换为新的格式。 0=光谱均匀 1=5s 太阳光谱 0.005微米的分辨率，0.25微米至4微米 2=LOWTRAN_7太阳光谱（缺省） 20cm-1的分辨率，0.到28780cm-1 10cm-1的分辨率，28780.到57490cm-1 3=MODTRAN_3太阳光谱 20cm-1的分辨率，100-49960cm-1 滤波函数类型 -4 高斯滤波器，WLINF-2*WLSUP到WLINF+2*WLSUP -3 三角形滤波器，WLINF-WLSUP to WLINF+WLSUP -2 平坦滤波器，WLINF-.5*WLSUP to WLINF+.5*WLSUP 7 / 81 -1 用户自定义，从filter.dat中读取 0 滤波函数=1，从WLINF到WLSUP（缺省） 说明：如果ISAT=0并且KDIST=-1，那么WLINF和WLSUP的值只有一种影响效果，就是如果它们与默认值有差别，那么WLINF等于WLSUP。否则，波长样本点的值与CKTAU文件保持一致。 1 METEO 2 GOES(EAST) 3 GOES(WEST) 4 AVHRR1(NOAA8) 5 AVHRR2(NOAA8) 6 AVHRR1(NOAA9) 7 AVHRR2(NOAA9) 8 AVHRR1(NOAA10) 8 / 81 9 AVHRR2(NOAA10) 10 AVHRR1(NOAA11) 11 AVHRR2(NOAA11) 12 GTR-100 ch1 13 GTR-100 ch2 14 GTR-100 410nm channel 15 GTR-100 936nm channel 16 MFRSR 415nm channel 17 MFRSR 500nm channel 18 MFRSR 610nm channel 19 MFRSR 665nm channel 20 MFRSR 862nm channel 21 MFRSR 940nm channel 9 / 81 22 AVHRR3 (nominal) 23 AVHRR4 (nominal) 24 AVHRR5 (nominal) 25 Biological action spectra for DNA damage by UVB radiation 26 AIRS1 380-460nm 27 AIRS2 520-700nm 28 AIRS3 670-975nm 29 AIRS4 415-1110nm 说明：如果ISAT=-1，由用户提供的数据文件“filter.dat”从当前工作目录中读取。这里ASCII文件的读取是只读的自由格式（数字可能会用空格，逗号或回车分隔）； read(13,*,end=100) (wlfilt(i),filt(i),i=1,huge(0)) 100 continue where, wlfilt wavelength sample points (microns) 10 / 81 filt filter response value (unitless) 从filter.dat中读取的波长样本点的数目应该小于等于1000 这种文件格式是新的。以前版本的SBDART使用不同格式的光谱输入文件albedo.dat，filter.dat和solar.dat。一种perl代码“newform”可以从ftp::/ftp.icess.ucsb.edu/pub/esrg/sbdart将旧的数据文件转换为新的格式。 WLINF: 当ISAT=0时有较低的波长（WLINF>.250微米） 当ISAT=-2，-3，-4时为中心波长 WLSUP: 当ISAT=0时有较高的波长（WLINF<100.0微米） 当ISAT=-2，-3，-4时等效宽度 说明： 如果ISAT等于-2，使用矩形滤波器（恒定波长）当中心波长位于WLINF和WLSUP等效宽度（全宽=WLSUP） 如果ISAT等于-3，使用三角形滤波器当中心波长位于WLINF和WLSUP等效宽度（全宽=2*WLSUP）（滤波函数在结束点为0，在WLSUP为1） 11 / 81 如果ISAT=-4，使用高斯滤波器当中心波长位于WLINF和WLSUP等效宽度（全宽=4*WLSUP） 如果要求在单一波长输出，那么设置WLINF=WLSUP和ISAT=0.在这种情况下，SADART需要设置WLINC=1（用户指定的WLINC值被忽略），并且辐照度的输出单位是（W/m2/um），辐射的输出单位是(W/m2/um/sr)。 WLINC: 此参数指定了SBDART运行时的光谱分辨率。虽然被计算的光谱范围通常通过波长数据来输入，光谱步长可以由波长、log(波长)[与log(波数)的恒定增量相同]或波数的增量来指定。选取哪一个决定于你最想将最大分辨率置于哪个光谱通道。 由于SBDART是基于LOWTRAN7自带模型，其中产生的光谱分辨率为20cm-1，这将是过度允许极端谱步长小于1cm-1。另一方面，光谱分辨率高于1微米也没什么用。因此，WLINC方式的解读取决于它是否小于1，在0和1之间或大于1。 *WLINC=0（缺省）=>波长的增量等于0.005微米或是波长范围的1/10，取两者中较小的。如果WLINF=WLSUP，那么WLINC=0.001。 *WLINC<0=>波长增量是当前波长的恒定分量。WLINC被解释为增量的指定值Δ(λ)/ λ,并且波长的步长被调整以使波长的步长近似由当前波长和WLINC产生。 12 / 81 当波长范围延伸到超过过去十年波长时，将波长增量指定为步长的分量会变得有用。例如，如果波长范围为0.5到20.0，指定波长增量为恒定的0.01微米就可能导致保留短波，消除长波。设置WLIINC=-.01将导致代码在可见光范围取用约为0.005微米的波长增量，在热红外波段取用约为0.2微米的波长增量，这是对分辨率和电脑运行时间的折中解决。 *1>=WLINC>0=>WLINC相当于波长步长尺度（微米） 如果WLINC>1，那么WLINC是与厘米大小成反比的步长尺度。如果要求最大保真度并且气体吸收是对输出的主要影响因素，那么WLINC需要设置为20，也就是LOWTRAN自带模型的波数分辨率。 波长步长的总数，nw1，通过以下方式给出 nw1=1+ln(wlsup/wlinf)/|wlinc| wlinc<0 nw1=1+(wlsup-wlinf)/wlinc 1>=wlinc>0 nw1=1+10000*(1/wlinf-1/wlsup)/wlinc wlinc>1 太阳几何学 13 / 81 ========== SZA： 太阳高度角（度）（默认值=0。） 太阳能值的输入可通过设置sza>90关闭 SZA在SCZA非负或IDAY非零时可忽略 CSZA： 太阳高度角的余弦值。 如果CSZA>0，太阳高度角被设置为acos(CSZA) (默认值=-1。) SAZA： 太阳方位角（度）（默认值=0） SAZA在IDAY非零时刻忽略。设置SAZA=180将导致前向散射峰附近出现φ= 0（见下文）。 IDAY： 如果IDAY>0，太阳入射角（SZA,SAZA）是按照指定时间和一个内部的太阳星历算法（见子程序zensun）来计算。IDAY是用来表示多少天为一个标准的“年”的数字，在1月1号IDAY=1，12月31号IDAY=365，IDAY在内部通过mod(IDAY-1,365)+1来替换。 如果IDAY<0，则abs(iday),time,alat,alon,sza,azm和solfacd的值由代码给出，并标准化输出及退出。 TIME： 十进制小时的UTC时间（格林威治） 14 / 81 ALAT： 地球表面点的纬度 ALON： 地球表面点的东经 说明：如果IDAY等于0，TIME,ALAT和ALON均可忽略。 SOLFAC：太阳距离因子。利用这一因子考虑日地距离季节性变化。如果用R表示天文单位上的日地距离，则SOLFAC=1/R**2。当太阳几何形状是通过IDAY，TIME,ALAT和ALON来设置时，SOLFAC由内部设置。在这种情况下，SOLFAC按照下式给出： SOLFAC = ( 1.-eps*cos(2*pi*(IDAY-perh)/365) ) -2 其中，eps=轨道偏心率=0.01673 perh=近日点天数=2 （1月2日） 说明：日地距离的季节性变化将产生+/3.4%的TOA太阳能流量的扰动。在与表面测量做详细比较时必须考虑该因子。 NOSCT：用于边界层气溶胶的气溶胶散射模式： 0 正常的散射和吸收处理 1 按照(1-ssa*saym)减少光学深度，令ssa=0 2 令ssa=0 15 / 81 3 按照(1-ssa)减少光学深度，令ssa=0 其中，ssa=单次散射反照率，asym=不对称因子 Nosct不影响平流层气溶胶模型或iaer=5的边界层模式。 表面反射特性 =========== ISALB: 地表发射率特征 -1 -光谱地表反照率从“albedo.dat”中读取 0 -用户指定，由ALBCON制定的频谱均匀的反照率 1 -雪盖 2 -清水 3 -湖面 4 -海面 5 -沙地 （数据范围为0.4-2.3微米） 16 / 81 6 -植被 （数据范围为0.4-2.6微米） 7 -海水双向反射分布函数，包括生物色素，泡沫材料，太阳反辉区等SC提供的额外输入参数。 8 -Hapke解析双向反射分布函数模型。SC提供额外输入参数。 9 -Ross厚型和LI稀疏型双向反射分布函数模型。SC提供额外输入参数。 说明：如果ISALB=-1，用户提供的光谱反射率文件“albedo.dat”从当前工作目录读取。这里ASCII文件的读取是只读的自由格式（数字可能会用空格，逗号或回车分隔）； read(13,*,end=100) (wlalb(i),alb(i),i=1,huge(0)) 100 continue where, wlalb wavelength sample points (microns) alb spectral albedo (unitless) 从albedo.dat中读取的波长样本点的数目应该小于等于1000 用户指定的反射率可以覆盖所有波长范围和具有任意高的分辨率。这与标准反射率模型（沙，植被，湖面和海面）在5微米分辨率条件下只有0.25到4微米的指定范围相反。 17 / 81 在2.0版本之前，SBDART使用了不同格式的光谱输入文件albedo.dat, filter.dat和solar.dat。一种perl代码“newform”可以从ftp::/ftp.icess.ucsb.edu/pub/esrg/sbdart将旧的数据文件转换为新的格式。 说明：大批量的光谱反射率数据可由JPL谱库获取： http://speclib.jpl.nasa.gov/ jpl光谱文件可以在经过以下这行perl命令处理后呗SBDART使用： perl -lane 'print \"$F[0] \ 其中jplfile是谱库文件的名称。 ALBCON： ISALB=0——光谱均匀，地表反照率 SC： 用于isalb=7,8,和10的地表反照率规格参数 ---------- isalb=7 ---------- SC指定海洋反射模型参数： SC(1):在mg/m3单位内的海洋色素浓度。 18 / 81 色素假定包括叶绿素a+脱镁叶绿素a。色素浓度影响波长范围在0.4-0.7微米的海洋双向反射分布函数（默认值=0.01）。通过设置SC(1)=0来关闭内部贡献值。（值得注意的是，内部贡献值在0 < pigment_concentration < 0.0001条件下被设置为一个非零的常数。即在SC(1)趋于0时，内部贡献值并不是连续的趋向0。） SC(2):海面上以m/s为单位的风速。风速影响太阳反辉区和为海洋双向反射分布函数贡献的泡沫参数（默认值=5m/s） SC(3):以千分数表示的海洋盐度。盐度影响海洋表面的菲涅尔反射（默认值=34.3） 说明：海洋的brdf模型与应用与6s辐射传输的模型几乎相同。唯一的不同是，SBDART中使用的双向反射分布函数不依赖于风向。依赖于风向的双向反射分布函数被风向方位角超过360度的平均条件下的6s反射模式消除。 说明：6s模型不包括任何对于波侧面阴影的规定，，所以表面的阐释或者观察方向的结果有可能是不正确的。更多的信息可以从Vermote, E., D. Tanre, J.L. Deuze, M. Herman, and J.J. Morcrette (1995)等人编写的“Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum (6S), user's guide”中获取。 ---------- isalb=8 ---------- 19 / 81 SC指定Hapke分析的brdf模型参数： SC(1):表面粒子的单次散射反照率 SC(2):表面粒子散射的不对称因子 SC(3):热点的数量级（反作用） SC(4):热点的宽度 说明：这种模型是基于Hapke，1981 同样可以参照P. Pinet, A. Cord, S. Chevrel和Y. Daydou，2003：‘Experimental determination of the Hapke parameters for planetary regolith surface analogs’ 通用的植被（实际上是三叶草），可以用sc=0.101,-0.263, 0.5, 0.046来描述。（来源于Pinty and Verstraete, 1991）。 雪盖可以用sc=0.99, 0.6, 0.0, 0.995来描述。（来源于Domingue et al., 1997和Verbiscer and Veverka, 1990） ---------- isalb=9 ---------- SC指定Ross厚型和LI稀疏型brdf模型参数 20 / 81 SC(1)=各向同性系数 SC(2)=流量系数 SC(3)=几何阴影系数 SC(4)=热点数量级 SC(5)=热点宽度 （(Ross, 1981; Li和Strahler, 1992） ---------- isalb=10 ---------- SC指定雪盖，海面，沙地和植被的混合比 复合反照率分数（仅适用于isalb = 10） 21 / 81 SC(1):雪盖分数 SC(2):海面分数 SC(3):沙地分数 SC(4):植被分数 说明：SC(1)+SC(2)+SC(3)+SC(4)不需要总和为1。 因此，使用SC因子来提高给定表面型的整体反射率是可行的。例如，SC=0,0,2,0产生的表面光谱反射率结果是沙地的两倍。当心，总的反射率大于1将产生非物理结果。 大气模式 ======== 默认 臭氧(atm-cm) IDATM: 大气剖面: 水汽 (g/cm2) total below_10km --------------------------------- -------------------------- ---------------------------- 0 用户自定义 22 / 81 1 热带大气 4.117 0.253 .0216 2 中纬度夏季 2.924 0.324 .0325 3 中纬度冬季 0.854 0.403 .0336 4 副极地夏季 2.085 0.350 .0346 5 副极地冬季 0.418 0.486 .0340 6 US62 1.418 0.349 .0252 -n List to standard out 如果IDATM=0，用户提供的大气廓线，“atms.dat”是从当前的工作目录中读取。这里ASCII文件的读取是只读的自由格式（数字可能会用空格，逗号或回车分隔）； read(13,*) nn do 10 i=1,nn read(13,*) z(i),p(i),t(i),wh(i),wo(i) 10 continue 其中，nn是大气的层数 23 / 81 nn应当小于或等比于MXLY，是用于SBDART中设置水平垂直网格的最大数量的一个参数（参见params.f）。 z 以km为单位的层高 （z必须单调递减） P 以毫巴为但单位的压力 t 以开尔文为单位的温度 wh 以g/m3为单位的水汽密度 wo 以g/m3为单位的臭氧浓度 如果IDATM被设置为一个范围在-1到-6的负数，SBDART将输出对应于abs(idatm)的的大气模式的标准输出，然后退出。输出的大气廓线将反映出由输入参数UW, UO3, O3TRP, PBAR, ZPRES, RHCLD和KRHCLR造成的任何改动。 AMIX: 权重因子，当起积极作用时，该因子控制有多少atms.dat文件中的大气廓线能与由IDATM选定的标准内部配置文件相匹配。例如，IDATM=1和IDATM=0.7指定了70%的atms.dat的比重和30%的TROPIC配置的比重。否（默认值=-1） 24 / 81 UW： 整体水汽含量（G/CM2） UO3： 整体臭氧浓度（ATM-CM） ZTRP水平以上。ZTRP的默认值=0，因此UO3通常指定柱形臭氧的总量。如果UO3的值为负，则采用原始的臭氧浓度。 说明： 1 atm-cm=1000 Dobson单位 说明： 使用UW或者UO3来设置大气模式中的水汽或臭氧的总量。除额外因子之外，垂直廓线将仍是由IDATM设定的原始大气模式。当UW或UO3的值为负，使用原始未修改的密度分布。 O3TRP: 整体对流层臭氧浓度（ATM-CM）。 即，用于z.lt.ZTRP。当O3TRP为负时，使用原始的对流层密度（由IDATM设定）。（默认值=-1。） ZTRP: 对流层顶高度。参数UO3和O3TRP分别设定平流层和对流层的臭氧柱总量。说明：因为ZTRP的默认值是0，UO3通常设定整个大气层的整体臭氧量（默认值=0）。 XN2： N2的混合体积比 （PPM,默认值=781000.00） XO2： O2的混合体积比 （PPM,默认值=209000.00） XCO2： CO2的混合体积比（PPM,默认值= 360.00） 25 / 81 XCH4： CH4的混合体积比（PPM,默认值= 1.74） XN2O: N2O的混合体积比（PPM,默认值= 0.32） XCO: CO的混合体积比 （PPM,默认值= 0.15） XNH3： NH3的混合体积比（PPM,默认值= 5.0e-4） XSO2： SO2的混合体积比 （PPM,默认值= 3.0e-4） XNO: NO的混合体积比 （PPM,默认值= 3.0e-4） XHNO3： HNO3的混合体积比（PPM,默认值= 5.0e-5） XNO2： NO2的混合体积比 （PPM,默认值= 2.3e-5） 说明：将任何的这些因子设置为-1都会导致大气成分保留在US62大气模式中定义的其名义上的混合比（如上表所列）。 一个给定种类的的体积混合比（VMR）是通过指定以PPM为单位的VMR的表面值来调整的。整个的高度分布是用户指定的VMR比例和标称表面VMR的乘积。 26 / 81 VMR不能进一步再正化。因此，所有VMRs的总量可能大于或小于10^6。同时，VMRs的默认设置不会增加到10^6因为那些没有任何辐射效应的惰性气体的排除。 XRSC: 瑞利散射的灵敏度因子（默认值=1） 该因子根据敏感性研究的瑞利散射强度而相应变化。 XO4： 由氧碰撞复合物控制的吸收强度的灵敏度因子（默认值=1，参见子程序o4cont的说 明） PBAR: 以毫巴为单位的表面压力。 PBAR>0要求每个压力值需乘以因子（PBAR/P0）,其中P0是原始大气的表面压力。由 混合气体产生的吸收将受到影响，但是由臭氧和水汽产生的吸收不受影响（它们分 别受UW和UO3控制）。瑞利散射的光学厚度与因子PBAR/P0成正比。 PBAR=0时不产生瑞利散射和任何大气吸收（包括水汽和臭氧）。由气溶胶和云产生的散射不受影响。 PBAR<0，要求使用原始压力配置文件。（这是默认情况） 27 / 81 说明：PBAR对于CKTAU的光学厚度没有影响。 ZPRES： 以千米为单位的表面海拔。 此参数仅仅是设置表面压力的另一种方式并且在PBAR被指定时不能使用。当设置ZPRES时，PBAR是通过对当前模式的大气压力和海拔高度阵列进行插值得到的。改变ZPRES不会以任何形式使模式大气中的其他参数改变。请注意，给ZPRES设置一个较大的值可能会推动对流层顶（其中dT/dz）到一个不切实际的高海拔高度。 SCLH2O: 以千米为单位的水汽标高。 如果SCLH2O大于0，那么水汽的垂直分布为exp(-z/SCLH2O) 如果SCLH2O小于等于0，那么使用原始垂直配置文件。改变SCLH2O对于整体水汽总量。 云参数 ====== ZCLOUD:云层高度（公里）（最多5个值），云层可通过两种方式指定。为了指定不同的云层，设置ZCLOUD为一个高度单调递增的序列。以光学厚度CLOUD(j)表示的云层从最高计算水平开始，其中z(i)小于等于ZCLOUD(j)+0.001，并且将延伸到下一个更高水平z(i+1)。 为了指定由云填充的海拔高度范围，用减号来标记范围的第二个元素。在这种情 28 / 81 况下，与ZCLOUD的负性元素相对应的TCLOUD元素将指定光学深度的梯度。将TCLOUD的这一元素设置为1，会导致一个在云层上限和下限之间的均匀不透明度。请参阅TCLOUD输入文件的描述。考虑， zcloud=1,-3,10,-15 tcloud=4, 1, 8, 1 nre=6,6,10,20 在这个例子中，两个连续的云层被定义，较低的一层从1公里延伸到3公里，并具有总值为4的光学厚度和6um的有效半径。较高的一层从10公里延伸到15公里，具有总值为8的光学厚度和从云底部10um开始和在15公里处升高到20um的滑动的有效半径。斜坡函数为对数形式，即， nre(12km)=10*(20/10)**((12-10)/(15-10)). 注意，云层的实际位置是由分辨率和SBDART中垂直网格点的位置共同决定的，如下面所述。 SBDART将第i个云层放在最高的垂直网格点，k，如下 z(k) .le. abs(ZCLOUD(I)+.001) 29 / 81 说明：在标称高度的云等价于计算层高度的其中之一，Z(k)，实际上从Z(K)延伸到下一个更高的格点。例如，在Z(K)的云层不会影响在Z(k+1)的直接束流（1层以上）但是会强烈影响在Z(k)的直接束流。（你可以通过设置IOUT=10和ZCLOUD=1来自我检验，并且可以通过打乱顺序来获得高于或低于云的输出结果）。 假设你的计算网格的底部形式如下 k z(k) … … 6 2.5 5 2.0 4 1.5 3 1.0 2 0.5 1 0.0 考虑下面的输入， 30 / 81 ZCLOUD=1.0，-6.0，4.0，-9.0 TCLOUD=50，1.0，10，1.0 NRE =8,8，20，20. 这里的两个重叠的云层是被指定的，一个是从1公里延伸到6公里，具有总值为50的光学厚度，另一个是从4公里到9公里，具有总值为10的厚度。因为总的云的光学厚度分布在整个高度范围内，则较低云层为每公里10光学深度，第2层为每公里2光学深度。代码在两个云层都增加了影响。散射参数（例如，单次射反照率）在重叠区域的值是由米散射中适合每个云层的有效半径加权平均而得到，并且通过每个云层的不透明度来衡量。 云的光学厚度 不透明性（km-1） 散射参数 6-9km 6 2 mie(20) 4-6km 24 12 [mie(10)*10+mie(20)*2]/12 1-4km 30 10 mie(10) total 60 31 / 81 如果对于代码将云放置的位置有任何疑问，设置IDB(5)=1（如下）来检验输出的云光学厚度。 说明：不要试图将冰云（NRE<0）放置在包含水云（2≤NRE≤128）的云层范围。换句话说，这种规范不起作用： ZCLOUD=1,-4 TCLOUD=1,1 NRE =8,-1 TCLOUD: 云层的光学厚度（最多5个值） TCLOUD指定在0.55um波长处的云的光学厚度。在其他波长段，云的光学厚度由关系式 tau=TCLOUD*Q(0.55um)，其中Q是消光效率，是以有效半径和波长为参数的函数（参看LWP中关于Q的定义的讨论）。该代码包含一个可以用来查找Q值的表，它覆盖了从2到128um范围的水云的有效半径和106um的冰云的单一有效半径。水云的波长范围为0.29到333.33um，冰云为0.29到20um。 当为一系列网格水平指定光学厚度时，对应于云顶高度第二个TCLOUD记录通常被设置为1。这将在海拔高度范围内产生一个均匀分布的不透明区域。 32 / 81 例如， ZCLOUD= 1 ,-5,0,0,0 # uniformly distributed opacity TCLOUD= 10, 1,0,0,0 # for a cloud of extent 4 km NRE = 10,20 # 2.5 optical depths per km # effective radius ramps from # 10 to 20 between 1 and 5km 一个线性变化的不透明度的分布可以通过以下方式得到，将第二个TCLOUD考虑进一个因子内，该因子是代表高层相对于低层的不透明度的比例 例如， ZCLOUD= 1 ,-5,0,0,0 # linearly distributed opacity TCLOUD= 10, 4,0,0,0 # for a cloud of extent 4 km # between tau(1-2km)=1 33 / 81 # between tau(2-3km)=2 # between tau(3-4km)=3 # between tau(4-5km)=4 # # tau(total)=10 # tau(4-5km)/tau(1-2km)=4 说明：如果r是从顶部到底部的变化率并且t是每级的平均不透明度，那么， tau(top_level)=t*2r/(1+r) tau(bot_level)=t*2/(1+r) 说明：以线性增加的不透明度，在云底从0开始，是通过以下方式设置， r=1 + 2*zdiff/dz 其中dz是网格间距，zdiff是云可以延伸的总的高度范围。此公式假定在云底高度范围内网格间距是恒定的。因此，如果dz=1那么ZCLOUD=1,-5而且TCLOUD=10,7 34 / 81 获取参数从0开始线性增加。 NRE： 云滴有效半径（微米）。（最多5个值） NRE的默认值=8。 NRE的绝对值应该是一个浮点数，范围在2.0到128.0。 NRE<0 为冰粒选择米散射参数 NRE>0 为水滴选择米散射参数 液滴尺寸分布假定服从gamma分布： (p-1) (-r/Ro) N(r) = C * (r/Ro) e 其中C是归一化常数[C=1./(Ro*gamma(p))]，p=7，Ro=NRE/(p+2) 因子(p+2)将Ro和NRE通过以下NRE的定义式联系起来： 3 2 35 / 81 NRE = < r N(r) > / < r N(r) >， 其中尖括号表示所有液滴半径的整合。 另一种常用的描述尺寸分布的参数是模式半径，Rm，它被定义为N(r)被最大化时的半径。对于我们研究的液滴尺寸分布Rm=(p-1)*Ro。利用Ro和NRE的关系，我们可以发现，Rm=(p-1)*NRE/(p+2) 说明：如果NRE的第一个元素是0，那么TCLOUD，ZCLOUD，LWP和NRE的值都可忽略，并且云的规范记录从文件usrcld.dat读取。此文件中的第一条记录对应于大气中的最低层，也就是表面到最小区边界的高度。每一个接下来的记录都为模式大气的下一个更高大气层设置了数值。usrcld.dat由下面的fortran语句读取： do i=1,nz-1 read(13,*,end=100) lwp(i),re(i),fwp(i),rei(i),cldfrac(i) end do 100 continue 其中 lwp 第i层的液态水的路径。（默认值=0） （g/m2） 36 / 81 re 第i层液态水的有效半径。（默认值=8um） （um） fwp 第i层冰冻水的路径。 （g/m2） 如果fwp<0，那么散射参数是从ccm3卷云模型中得到的（参见子程序icepar），如果fwp>0，那么散射参数是从有效半径在2到128um范围内的覆盖整个冰区的内部米散射数据库得到的。（默认值=0） rei 第i层冰冻水的有效半径。当fwp非负时才有效。如果fwp小于0并且rei小于0，那么冰的有效半径是从ccm3卷云模式中得到的（参见子程序icepar）（默认值=-1） cldfrac 第i层的云量。此参数按照因子cldfrac**1.5减少云层光学厚度（默认值=1） 对于在最高云之上的云层没有必要提供输入记录。此外，正斜杠可以终止记录中对于数据值的解释。例如，下面usrcld.dat文件中的记录指定了从2公里延展到4公里的云（假定idatm>0并且不需重新定义网格）： 37 / 81 / # no cloud between 0-1 km / # no cloud between 1-2 km 30 / # lwp=30, re=10 between 2-3 km 60 20 5 30 .2 / # lwp=60, re=20 fwp=5 reice=30 cldfrac=.2 # between 3-4 km 任何没有指定的输入量都将保持它们的默认值，即lwp=0，reff=8，fwp=0，reice=-1，cldfrac=1. 冰的辐射特性是从CCM3模式计算得到（参见子程序ICEPAR）。 IMOMC：控制用于云层的相函数： 1 各向同性散射 2 瑞利散射相函数 3 henyey_greenstein [不对称因子的函数，g(re)] 4 由garcia/siewert指定的雾霾 L 5 由garcia/siewert指定的云 c.l 38 / 81 （默认值=3） LWP： 云的液态水路径（或nre小于等于0时的冰冻水路径）被指定单位为g/m2.这是指定云的光学厚度的另一种方式。 一个线性变化的不透明度的分布可以通过以下方式得到，将第二个LWP考虑进一个因子内，该因子是代表高层相对于低层的不透明度的比例。 更多详细信息请参见关于TCLOUD的讨论。 说明：1mm柱液态水=1000g/m2， 说明：LWP和TCLOUD不能同时使用 说明：云的光学厚度通过下式由LWP给出： 3 Q(wl) * LWP tau = ----------------------- 39 / 81 4 RHO * NRE 其中，Q是散射效率，RHO是液态水密度（1g/cm3）。适用于云滴分布的Q值可以再给定波长和液滴半径的消光截面表示。 令 sigma=给定的波长和液滴半径的消光截面 q=sigma/(pi*r^2)(无量纲) 其中(pi*r^2)是云滴的几何截面 那么Q就是所有液滴半径的加权平均值，由下式给出： 2 2 Q = < r q N(r) > / < r N(r) > 对于可见光Q通常为2（无量纲）。 例如： NRE = 10um 和 LWP= 200g/m2 = 0.2mm => tau = 30 RHCLD：在某一云层内的相对湿度（介于0.0到1.0的浮点值）。RHCLD<0使相对湿度 40 / 81 的调节无效，在这种情况下，云层内相对湿度不变（它随着初始模式大气中的温度和水汽密度改变）。该参数在KDIST<0时无效 KRHCLR：如果为0，在透明层，为了维持由WH指定的水汽路径，水汽混合比将按比例减少。如果RHCLD为负或者TCLOUD是0则该项无效。如果KRHCLR=1，透明层的相对湿度不变。（默认值=0） 说明：如果KRHCLR=1并且出现云，那么实际的水汽路径将与WH中指定的不同。另一方面，如果KRHCLR=0，那标准化程序可能使透明层中的水汽趋为0，并仍然无法产生一个给定的WVP。在KDIST<0时，该参数无效 平流层气溶胶（LOWTRAN 7模型） ========================== JAER： 5个平流层气溶胶类型的元素数组 0-没有气溶胶 1-背景平流层 2-陈年火山 3-新生火山 41 / 81 4-流星尘 ZAER： 平流层气溶胶层的海拔高度（在表面以上）（km） 最多至5层的高度都可以被指定。 说明：尽管这些模式都是用于平流层气溶胶，但是散射层可以放置在数值网格内的任何地方。对于在SBDART计算网格内如何放置气溶胶（云）层位置的讨论，请参阅ZCLOUD。 TAERST: 每个平流层气溶胶层的光学厚度（在0.55微米处）。最多至5层的光学厚度可以被指定。 边界层气溶胶（BLA） =================== IAER： 边界层气溶胶类型选择 -1-从aerosol.dat中读取气溶胶光学厚度和散射参数。参见子程序AEREAD。 文件格式是以下可读的FORTRAN代码： read(11,*) nn, moma 42 / 81 do k=1,huge(0) read(11,*,end=100) wl(k) do i=nz-nn+1,nz read(11,*) dtau(i,k),waer(i,k),pmom(1:moma,i,k) enddo enddo 100 continue 其中 nn 是用来指定气溶胶信息的大气水平数量。 moma 相位函数的矩数 wl(k) 是波长[ wl(k) < wl(k+1) ] dtau(i,k) 是在波长k条件下第i层内光学厚度的增加量，信息按照自上而下的顺序指定。 waer(i,k) 是单次散射反照率 43 / 81 pmom(m,I,k) 是相位函数的勒让德矩。注意第0时刻不读取，它被假定为1。 说明： 层数是从nz-nn+1层开始从上往下读取的，即，大气中最低的nn层。单个的正斜杠可以用于表明零气溶胶光学厚度的水平。 0 - 无边界层气溶胶（所有BLA参数可忽略） 1 - 乡村 2 - 城市 3 – 海洋 4 - 对流层 5 – 用户自定义的BLA的光谱依赖性 气溶胶散射参数的波长依赖性会被从输入参数wlbaer, tbaer, wbaer和gbaer中读取的数据所替代。可以指定在1到47之间的光谱值。 说明：边界层气溶胶模型的光谱依赖性（IAER=1.2.3.4）随着相对湿度变化。 44 / 81 详细信息请参见子程序AEROSOL。 说明：不要被术语“边界层气溶胶”误导。在BLA模型中，IAER=1,2,3,4最初被开发来描述低层大气中的气溶胶。然而在SBDART中，BLA默认的垂直密度以指数形式下降，并且影响边界层正常范围以上的区域。这些气溶胶的垂直作用可能会被在与可选参数ZBAER和DBAER相关的指定边界层高度内。 RHAER: 边界层气溶胶散射参数的光谱依赖性对于相对湿度反应敏感。使用输入参数RHAER来设置在边界层气溶胶模式中使用的相对湿度。设置RHAER=-1（默认值）来使用由当前模式大气中的温度和水汽计算得到的环境表面的相对湿度。当IAER=5时RHAER无效。 VIS： （水平路径）有边界层气溶胶影响下的0.55微米处的能见度（千米）。该参数不能为由用户定义的气溶胶模式（IAER=5）设置光学厚度，但是确实通过垂直结构来影响该模式。 说明：不同于平流层气溶胶，边界层气溶胶具有预定义的垂直密度分布。这些垂直结构模型随着能见度的改变而不同。（参见关于ZBAER和DBAER的讨论） 说明：在0.55微米处的边界层气溶胶光学厚度（吸收+散射）由下式给出： 45 / 81 tauaero(0.55um) = 3.912 * integral ( n(z)/n(0) dz) / VIS 其中，n(z)是气溶胶密度的垂直廓线。在5和23公里能见度模型中，指定的积分分别是1.05公里和1.51公里。因此， tauaero(0.55um) = 3.912*(1.05*w+1.51*(1-w))/vis 其中，w是两个极端之间的权重因子，并且由下式给出 (1/vis-1/23) w = ------------------- , 5 < vis < 23 (1/5-1/23) w = 1 , vis < 5 46 / 81 w = 0 , vis > 23 说明：能见度被定义为以公里为单位，在0.55微米水平距离处，以0.02因子衰减的光束。 n(0)*sigma*VIS = -ln(.02)，或者 VIS = 3.912/(n(0)*sigma) 其中sigma是气溶胶在0.55微米处的吸收+散射洁面。参见气象学词汇，美国气象学会，1959 ZBAER： 自定义气溶胶垂直剖面的高度网格（公里）。最多到MXLY的高度点可以被指定。对于IAER的所有正值，ZBAER均是正值。 DBAER： 对于IAER的所有正值，在ZBAER高度网格点的气溶胶密度为正。最多到MXLY的密度值可以被指定。密度值的数字必须与ZBAER的数字相匹配。用来指定气溶胶密度的单位是任意的，因为整体的轮廓是由用户指定的总垂直光学厚度缩放得到的。所有网格点的气溶胶密度是通过对ZBAER和DBAER的值进行对数插值得到的。当DBAER未设置时，使用从5s开始的正常垂直剖面。 例如 47 / 81 ZBAER=0,1,100 DBAER=1000,500,1 指定了气溶胶密度廓线先按照因子2（指数下降）在0到1公里高度下降，然后按照因子500在1到100公里下降。 如果设置了DBAER但是没有设置ZBAER，那么DBAER的要素就被用来设置从底层开始的每个计算层的气溶胶密度。 例如， DBAER=10,0,1,0 将气溶胶放置在第一和第三层 如果既不设置ZBAER，也不设置DBAER，边界层气溶胶被假定遵循一个在规模高度1.05到1.51之间按照能见度指数下降的预定义垂直分布（参见VIS）。因此，即使能见度不用来设置垂直光学厚度，它也可以通过垂直剖面来影响结果。注意，ZBAER和DBAER不影响气溶胶的总光学厚度。（参见关于VIS的讨论）。 48 / 81 TBAER： 边界层气溶胶的垂直光学厚度通常为0.55微米。对于IAER的所有值，TBAER输入都是有意义的。当IAER=1,2,3,4，TBAER的指定值将取代从输入参数VIS中提取的气溶胶光学厚度（但是VIS依然控制着垂直结构模型，除非DBAER和ZBAER被设定）。 QBAER： QBAER是消光效率。QBAER只有在IAER=5时才为正。当TBAER被设置，QBAER按照下式设定消光光学厚度的光谱依赖性， tau= tbaer * Qext(wave_length)/Qext(0.55) 其中Qext(wave_length)=QBAER插值替换是wave_length和wl_reference为0.55微米，除非被WLBAER修改。 如果TBAER未设置，那么QBAER的值就被解释为在每个波长WLBAER的消光光学厚度。 例如，多过滤器的旋转遮光辐射计（MFRSR）安装的南部大平原ARM的网站，是能够检索气溶胶光学厚度在6 SW光谱的渠道。该信息可以由SBDART提供，通过以下设置得到， 49 / 81 wlbaer= .414, .499, .609, .665, .860, .938 qbaer= 0.109, 0.083, 0.062, 0.053, 0.044, 0.041 wbaer=6*.9 gbaer=6*0.8 这种光谱信息被内插与或外推到使用QBAER的对数拟合与WBAER和GBAER的线性拟合的所有波长上。许多气溶胶类型在波长消光效率上有幂律依赖。对QBAER进行数值内插或外推会重现这个问题，如果它存在于输入数据中。当气溶胶的信息是由单一波长提供时，QBAER不需要指定。 WLBAER：为用户定义气溶胶光谱依赖性的波长点（微米）。只IAER=5时使用。WLBAER（和QBAER）在只有单一光谱点被设置时不需要指定。在这种情况下，气溶胶光学厚度将利用幂法外推到其他波长（参见ABAER）。如果WLBAER只有一个值被设定（IAER=5），那么该值就被用做参考波长，在该波长TBAER，WBAER和GBAER或PMAER都被应用。如果WLBAER未设置那么该参考波长默认为0.55微米。 WBAER：在IAER=5时使用的单次散射反照率。 WBAER代表在波长WLBAER处边界层气溶胶的单次散射反照率。 GBAER：在IAER=5时使用的不对称因子 50 / 81 GBAER代表在波长WLBAER处的边界层气溶胶的不对称因子。该值的数字必须与WLBAER的数字相匹配。 当参数PMAER未设置或IMOMA不等于3时，GBAER项可忽略。 PMAER: 对边界层气溶胶散射相函数的勒让德矩，只有在IAER=5时为正。相函数的勒让德矩被定义为下面对于散射相函数的积分，f： / / / pmaer(i) = | f(mu) P(i,mu) d mu / | f(mu) d mu / / / 其中P(i,mu)是勒让德多项式，mu是散射角的余弦值，并且积分的范围为从-1到1。对于i=0勒让德矩始终为1。因此，第零级矩是通过SBDART假定，并需要被指定。 不同于以往的边界层气溶胶参数，你需要为每个波长点指定至少NSTR值，为总的 51 / 81 NSTR*NAER的值，其中NAER是波长点数目的提供值。规范的顺序应该是按照波长波长变化最快。例如，下面是4波长和6束流的情况： nstr=6 wlbaer=.400,.500,.600,.700 wbaer =0.88,0.,0.91,0.92 pmaer= 0.80,0.70,0.60,0.50, 0.,0.49,0.36,0.25, 0.51,0.34,0.22,0.12, 0.41,0.24,0.13,0.06, 0.33,0.17,0.08,0.03, 0.26,0.12,0.05,0.02 ABAER: 波长（埃模型）指数用于推断WLBAER范围以外的波长范围的BLA消光效率 52 / 81 [Qext ~ (lambda)^(-abaer)]。该参数只有在IAER=5时才执行。（默认值=0） IMOMA：用于控制边界层气溶胶的相函数。当IAER=5时IMOMA的值可忽略，并且PMAER需被指定。注意在IMAMO=3时不对称因子必须指定（默认值=3）。 1 各向同性散射 2 瑞利散射 3 henyey_greenstein(g(re)) <-- default 4 被garcia/siewert指定的雾霾L 5 被garcia/siewert指定的云c.1 SPOWSER：将SPOWDER设置为真将导致从-1公里延伸到0公里的额外的次表面层来在大气网格底部上增加。该层可以用来模拟对表面反射和由颗粒状表面材料引起的热辐射的影响（即，雪盖和沙地）。表面层的散射特性可以由云或气溶胶输入指定。例如，在统计有100微米雪粒的雪盖表面上的薄水云可以由下列输入文件模拟： &INPUT 53 / 81 sza=30, idatm=4, spowder=t wlinf=.3, wlsup=2, iout=1 tcloud= 10000, 10 zcloud= -1, 2 nre= -100, 10 / 相似的是，地表和大气的散射特性可以从IAER=-1的aerosol.dat文件中读取。为了模拟半无限颗粒状表面层，底层的光学厚度应设置的非常大，即，10000，如在本例中所示。然而，一个更小的光学厚度也可以被指定与ISALB选择出的次表层的给定值相连接。因此，在前面的例子中，有薄雪层覆盖的草地效果可以通过设置cloud=100,10 和isalb=6来模拟。 说明：当设置了SPOWDER，BTEMP将不再设定地表面温度。相反，它将设定颗粒材料下的次表面水平的温度。目前没有办法把表面温度（在小颗粒层以上）设定为底层大气温度以外的数值。 54 / 81 ====================================================================== NOTHRM：nothrm=-1 =>只在波长大于2.0时热辐射才开启（默认） （说明：白天时，太阳辐射是比2.0微米处热辐射大大约1.e5的一个因子） nothrm=0 =>对于所有波长，热辐射均开启 nothrm=1 =>无热辐射 说明：如果热辐射需要，确保模式大气中的温度步长足够小，从而解决普朗克函数的变化。如果大气中连续层之间的温差超过20K，DISORT辐射传输模块的原始版本将发出警告信息。所有标准大气至少在1平流层中违反了此条件。此警告消息已被禁用，以避免在SBDART的标准输出中出现杂波。如果来自平流层的近红外热辐射对于你的程序是很重要的，你应该提供给SBDART一个有更高分辨率结果的新的大气模式。（参见 55 / 81 ZGRID1,ZGDID2和NGRID） KDIST： KDIST=-1导致相关-k光学厚度和权重因子由文件CKATM盒CKTAU中读取。用来读取这些文件的格式记录在子程序gasinit和readk中，都是在文件taugas.f中。 如果WLINF等于WLSUP，在文件CKTAU中的所有波数都会被处理，否则，只有在10000./WLSUP到10000./WLINF范围内的那些波数会被使用。 说明：KDIST=-1将禁用所有用来控制气态大气廓线方面的输入参数。因此，KDIST=-1将禁用输入参数WLINC, AMIX, SCLH2O, UW, UO3, O3TRP, ZTRP,XN2, XO2, XCO2, XCH4, XN2O, XCO, XNO2, XSO2, XNH3, XNO,XHNO3, XO4, RHCLD, KRHCLR, NGRID, ZGRID1, ZGRID2,PBAR,和 ZPRES。 KDIST=0将导致LOWTRAN传输函数的负对数被设置为由于分子吸收产生的光学厚度。在多重散射很重要，但是在分子吸收很弱或散射光学厚度很小时不是完全错误的情况下，这种近似是不恰当的。 KDIST= 1导致SBDART使用关于大气气体吸收的LOWTRAN7的K分布模型。因为使用了3个指数拟合，SBDART在KDIST>0时的执行时间比KDIST=0时要长3倍。 56 / 81 KDIST=2 K-拟合传输完全匹配LOWTRAN沿太阳光束方向传输。当计算的在云的光学厚度以下的表面辐照度小于10时，该项可能有用。这是因为，在这个薄云情况下，许多到达表面的辐射都是沿着直射光束方向传播。 KDIST=3会导致K-拟合传输与沿散射层以上部分大气的太阳光束直射方向的LOWTRAN传输完全匹配。由于散射光学厚度增加超过1，这时的k-拟合因子将退回到3个初始的LOWTRAN值。在波长大于4微米时，倾斜路径校正的影响将降为0，其中太阳能的输入的重要性降低。KDIST=3是默认值。 ZGRID1：这三个参数可以用来改变网格ZGRID2：模式大气的分辨率。ZGRID1控制NGRID：网 ZGRID2：格底部的分辨率同时ZGRID2设定最大允许步长（在网格顶部）。NGRID设定网格点 NGRID: 的数字。例如，ZGRID1=.5, ZGRID2=30, NGRID=45指定了一个45元的网格，其分辨率在整个网格较低部分为0.5公里，并有最大步长30公里。 网格的重新定义是在子程序ATMS调用之后进行。这样就允许标准内部大气和用户定义的大气一样可以重新定义网格（与IDATM=0一起读取）。无论多少网格点用来指定 57 / 81 原始大气，重新划分网格的大气都将保留NGRID的垂直数组元素。ZGRID1和ZGRID2的默认值分别被设置为1公里和30公里。NGRID的默认值=0将导致初始未修改的大气模式被使用。内部参数，MXLY，将设定水平允许的最大数量。设置NGRID>MXLY将导致NGRID被设置为MXLY。 如果NGRID为负，那么SBDART会在标准化输出重新定义网格后的Z,P,T,WH,WO的值之后结束执行。该项可以用来预测给定设置的ZGRID1，ZGRID2和abs(NGRID)值的影响。请注意，重新定义网格后的与负值NGRID一起列出的大气将保留UW, UO3, O3TRP, PBAR, ZPRES, RHCLD, 和KRHCLR的非默认值的影响。 输出项 ====== IDB： 诊断输出选择器（整数数组） IDB的输出标志是用来选择各种计算参数的输出诊断。设置IDB(n)=m，其中m是任何非零整数，将会导致与数组下标n有关的诊断结论被列出。对于n的一些值，增加m的值（例如，IDB(8)=2）将产生更多详细的诊断结论。（默认值=0） 数组下标 58 / 81 idb(1) 输出的是对IOUT输出中数量的解释 idb(2) 输出的是相对湿度和水汽密度 idb(3) 用于气体吸收诊断的大气廓线 输出z,p,t和correlated-k等参数 idb(4) 如果iday不为0，输出iday,time,alat,alon 输出sza,solfac,z,p,t,h2o,o3 idb(5) 云参数：输出wl,z(i),dtauc(i),ssa(i),pmom(i,1:n) 其中z(i)是海拔高度（云层由z(i)延伸到z(i+1)），dtauc(i)是由第i层贡献的云层光学厚度，ssa(i)是云层i的单次散射反照率，pmom(i,1:n)是云层散射相函数的第一个n矩。如果idb(5)=1，SBDART将在输出碰到的第一个波长的这些信息之后结束执行。如果idb(5)=2，代码将产生由WLINF，WLSUP和WLINC指定的所有波长的输出。 idb(6) 气溶胶单次散射反照率的不对称因子 整层(taua)和边界层气溶胶(tauab)的光学厚度增加值。总光学厚度显示在输出结果的最后一行。 59 / 81 idb(7) 当kidist大于0， idb(7)=1 仅对于表面层适用， 输出wl, wn, tau_h2o, tau_h2o_c, tau_o3,tau_c2o, tau_o3, tau_n2o, tau_co,tau_ch4, tau_o2+n2, tau_trace, tau_totals idb(7)=2 与idb(7)=1相同，但是是对于所有层均适用 idb(7)=3 与idb(7)=2相同，并且增加3-参数k-分布的输出 当kdist小于0， idb(7)=1 列出wn(iw),trans(iw) idb(7)=2 列出wn(iw),solband(iw) idb(7)=3 列出gwt(iw,ik)和dtauk(iw,ik,iz) 其中 iw 是波数下标 60 / 81 ik 是k-分布下标 iz 是层数下标 wl 是波长 wn 是波数 tau_??= 组成部分的-log(传输量) h2o = 水汽 h2o_c = 水汽连续区 o3 = 臭氧的线区和连续区 n2o = 氧化亚氮 ch4 = 甲烷 o2+n2 = 氧气和氮气的线区和连续区 trace = no,so2,no2,nh3 solband 是区域内的toa太阳辐照度 61 / 81 gwt 是k-分布权重 dtauk 是k-分布光学厚度 说明：为了节省时间，当idb(7)设定时正常辐射传输数量不需要计算。 idb(8) 在isalb=7,8,9或者-7,-8,-9时的表面brdf诊断 idb(8)=1：对于给定的太阳天顶角，表面brdf函数集成在立体角以得到表面反照率（反照率基本上是在热辐射关闭时的botup/botdn的比值）。 如果isalb为正（7,8,9）并且ibd(8)=2：brdf函数是与用来列出iout=20辐射输出有相同形式的输出。假设接收辐射平行于太阳光束方向，通常由botup填充的输出位置被定向反照率填充。 idb(9) 由瑞丽散射，气溶胶，云分子连续区和线区，单次散射反照率和不对称因子产生的光学厚度。如果KDIST=1，k-拟合中每个方面额外输出都会产生。 ZOUT： 为IOUT输出指定BOT和TOP海拔点（公里）的2个元素的数组。例如ZOUT=0,,50将为0和50公里的海拔点指定输出信息。表面值通常设定为0。请注意，产生输出结果的实际层是通过发现接近选定的ZOUT(1)和ZOUT(2)值的大气层来确定的。（默认值=1,100） 62 / 81 此参数可以用来确定特特定大气层中的辐射吸收量。例如，zout=2,3, tcloud=10, zcloud=2,iout=10将产生在云层正上方和正下方的流量输出，从这之中，云吸收量可以通过topdn-topup-botdn+botup计算得到。 IOUT： 标准输出选择器 数值 ------- 0. 不产生标准输出，不调用DISORT子程序，但是由气体吸收或气溶胶子程序中的idb选择出的诊断结果为有效的。 1. 对于每个波长都有一项输出记录， 输出量为， WL,FFV,TOPDN,TOPUP,TOPDIR,BOTDN,BOTUP,BOTDIR WL =波长 （微米） FFV =过滤函数值 TOPDN =在ZOUT(2)的总向下流量km （w/m2/micron） TOPUP =在ZOUT(2)的总向上流量km （w/m2/micron） 63 / 81 TOPDIR=在ZOUT(2)的直接向下流量km （w/m2/micron） BOTDN =在ZOUT(1)的总向下流量km （w/m2/micron） BOTUP =在ZOUT(1)的总向上流量km （w/m2/micron） BOTDIR=在ZOUT(1)的直接向下流量km （w/m2/micron） 说明：过滤函数值，FFV，应该被用于对波长间隔的积分。例如，如果WLINC被设置为正（波长增量恒定），在WLINF和WLSUP之间的间隔内的表面总能量（w/m2）应该是下式的总和 WLINC*SUM(FFV(I)*BOTDN(I)) 5. 对每个波长的记录。输出格式： write(*,*) '\"tbf' ; Block id (用于后处理程序) do m=1,nw write(*,*) & wl,ffv,topdn,topup,topdir,botdn,botup,botdir / 81 write(*,*) nphi,nzen write(*,*) (phi(j),j=1,nphi) write(*,*) (uzen(j),j=1,nzen) do i=nzen,1,-1 write(*,*) (uurs(i,k),k=1,nphi) enddo enddo 其中， WL =波长 （微米） FFV =过滤函数值 TOPDN =在ZOUT(2)的总向下流量km （w/m2/micron） TOPUP =在ZOUT(2)的总向上流量km （w/m2/micron） 65 / 81 TOPDIR=在ZOUT(2)的直接向下流量km （w/m2/micron） BOTDN =在ZOUT(1)的总向下流量km （w/m2/micron） BOTUP =在ZOUT(1)的总向上流量km （w/m2/micron） BOTDIR=在ZOUT(1)的直接向下流量km （w/m2/micron） NPHI =用户的方位角数 NZEN =用户的天顶角数 PHI =用户指定的方位角数 （degrees） UZEN =用户指定的天顶角数 （degrees） VAEN =用户指定的天底角 （degrees） UURS =海拔ZOUT(2)（顶部) (w/m2/um/str) 用户角度的辐射 说明：由SBDART输出的辐射代表了散射辐射。其中不包括太阳直射。同样，记住UURS代表了用户指定样本方向的辐射。因此，通过UURS的角度整合计算出的辐照度将 66 / 81 由于直接光束的缺少而不会产生BOTDN，并且它将可能由于取样不会产生（BOTDN-BOTDIR）。 说明：如果设置了IDAY，那么PHI将是辐射传输的指示方向 6. 除了辐射是在ZOUT(1)海拔高度（底部）之外，和IOUT=5一样 7. 每个波长在每一层的辐射通量。该输出项可以产出大量的输出结果如果使用了很多的样本点 write(*,*) '\"fzw' ; block id (用于后处理程序) write(*,*) nz ; z水平的数量 write(*,*) nw ; 波长的数值 do j=1,nw write(*,*) wl write(*,*) & (Z(i),i=nz,1,-1), ; altitude (km) 67 / 81 & (fdird(i),i=1,nz), ; downward direct flux (w/m2/um) & (fdifd(i),i=1,nz), ; downward diffuse flux (w/m2/um) & (flxdn(i),i=1,nz), ; total downward flux (w/m2/um) & (flxup(i),i=1,nz) ; total upward flux (w/m2/um) Enddo 10. 每运行一次输出一个记录，通过波长积分得到。 输出量是，（采用梯形积分） WLINF,WLSUP,FFEW,TOPDN,TOPUP,TOPDIR,BOTDN,BOTUP,BOTDIR WLINF = 较低波长 (microns) WLSUP = 较高波长 (microns) FFEW = 滤波函数等效宽度 (microns) TOPDN =在ZOUT(2)的总向下流量km (w/m2) TOPUP =在ZOUT(2)的总向上流量km (w/m2) 68 / 81 TOPDIR=在ZOUT(2)的直接向下流量km (w/m2) BOTDN =在ZOUT(1)的总向下流量km (w/m2) BOTUP =在ZOUT(1)的总向上流量km (w/m2) BOTDIR=在ZOUT(1)的直接向下流量km (w/m2) 说明：为了得到光谱通量密度（w/m2/micron），将FFEW中的任何这些量分开处理 11. 通过波长积分得到的每个大气层的辐射通量。输出格式： write(*,*) nz,phidw do i=1,nz write(*,*) zz,pp,fxdn(i),fxup(i),fxdir(i),dfdz,heat endd 其中，nz = 大气层数 phidw = 滤波函数等效宽度 (um) 69 / 81 zz = 水平海拔高度 (km) pp = 水平压力 (mb) fxdn = 向下通量(直接+传播) (W/m2) fxup = 向上通量 (W/m2) fxdir = 向下通量, 只有直接 (W/m2) dfdz = 辐射能通量散度 (mW/m3) heat = 加热速率 (K/day) 说明：dfdz(i)和heat(i)定义在每层中心，即，在i-1层和i层之间。 20. 在ZOUT(2)公里的辐射输出 输出格式： write(*,*) wlinf,wlsup,ffew,topdn,topup,topdir, 70 / 81 & botdn,botup,botdir write(*,*) nphi,nzen write(*,*) (phi(i),i=1,nphi) write(*,*) (uzen(j),j=1,nzen) write(*,*) ((r(i,j),i=1,nphi),j=1,nzen) 输出的第一项记录与格式IOU=10相同 (WLINF,WLSUP,FFEW,TOPDN,TOPUP,TOPDIR,BOTDN,BOTUP,BOTDIR) 额外的记录包括： NPHI = 用户的方位角数 NZEN = 用户的天顶角数 PHI = 用户相对方位角 (nphi 数值) UZEN = 用户天顶角 (nzen 数值) R = 辐射阵列nphi,nzen) (W/m2/sr) 71 / 81 说明：如果设置了IDAY，那么PHI将是辐射传输的指示方向 21. 除了辐射是在ZOUT(1)km海拔高度之外，和IOUT=20一样 22. 通过对波长积分得到的每个大气层的辐射和通量。 输出格式： write(*,*) nphi,nzen,nz,ffew write(*,*) (phi(i),i=1,nphi) write(*,*) (uzen(j),j=1,nzen) write(*,*) (z(k),k=nz,1,-1) write(*,*) (fxdn(k),k=1,nz) write(*,*) (fxup(k),k=1,nz) write(*,*) (fxdir(k),k=1,nz) write(*,*) (((uurl(i,j,k),i=1,nphi),j=1,nzen),k=1,nz) 72 / 81 其中，nphi = 用户指定的方位角数 nzen = 用户指定的天顶角数 nz = 大气层数 ffew = 滤波函数等效宽度 (um) phi = 用户指定方位角 (degrees) uzen = 用户指定天顶角 (degrees) z = 大气层海拔高度 (km) fxdn = 向下通量 (直接+传输) (W/m2) fxup = 向上通量 (W/m2) fxdir =向下通量, 只有直接 (W/m2) uurl = 每层辐射 (W/m2/str) 说明：如果设置了IDAY，那么PHI将是辐射传输的指示方向 73 / 81 23. 和IOUT=20一致除了 对应于ZOUT(1)的下半球辐射输出 对应于ZOUT(2)的上半球辐射输出 使用此输出格式来确定在散射层上方和下方的辐射。例如，如果ZCLOUD=1 并且TCLOUD=10，你可以通过设置IOUT=23, ZOUT=1,2来得到在云的上方和下方区域的散射辐射 说明：如果设置了IDAY，那么PHI将是辐射传输的指示方向 =============================================================================== 离散纵坐标选项 ============== DELTAM：如果设置为真，那么使用delta-m方法（参见Wiscombe, 1977）。 该方法本质上是用于多个辐射流的delta-Eddingto近似值。 74 / 81 一般来说，对于一个给定的数流，强度和通量将会更准确，对于有很大峰值的相函数如果“DELTAM”设置为真。在前向散射方向上10度左右范围内的强度经常不是非常准确，然而，因此，当主要的兴趣在这个所谓的“光环区”时，应设置DELTAM为假。（默认值=真） NSTR： 用于计算天顶角的数量。NSTR必须能被2整除。使用NSTR=4将减少计算通量需要的时间，和NSTR=16相比以因子5下降，其对于准确度几乎没有影响（大约0.5%的改变当设置DELTAM为真）。辐射的计算需要更多的流束。NSTR的默认值取决于IOUT的值。计算通量使用的默认值（IOUT=1，7，10，11）的NSTR=4。计算辐射使用的默认值（IOUT=5，6，20，21，22，23）的NSTR=20。 CORINT：当设置为真，对于delta-M的尺度效应，强度均正确（参见Nakajima and Tanaka, 1988）。当为假，强度均不正确。 一般来说，如果束流源存在，DELTAM为真，并且待解决问题中包含散射，那么CORINT应设置为真。然而，CORINT=FALSE程序运行得更快，并且会在光环区外产生相当正确的强度结果。如果CORINT=TRUE并且相函数的矩被PMAER(IAER=5)指定，或者在aerosol.dat (IAER=-1)中设置，那么指定足够数量的相函数矩来适当地模拟前向单次散射辐射就变得重要。否则，如果提供的矩太少，强度可能更准确当CORINT=FALSE。 默认值CORINT=.false. 75 / 81 CORINT的输入值可以忽略当： 1）在辐射模式中，即ioutb不等于（5,6,20,21,22） 2）没有束流源（FBEAM = 0），或者 3）没有散射（对于所有层SSALB=0） 辐射输出 ======== NZEN; 用户的天顶角数。如果该参数被指定，SBDART将输出在NZEN天顶角处的辐射量，均匀地间隔输入数组UZEN的前两个值。例如， nzen=9, uzen=0,80 将产生在天顶角0,10,20,30,40,50,60,70,80处的输出。 UZEN： 用户天顶角。如果NZEN被指定，那么UZEN被解释为天顶角范围的，并且只要求前两个元素满足。如果NZEN没有被设定，那么最多到NSTR的UZEN的值可以被指定。如果NZEN和UZEN均未被指定，并且要求计算辐射量（IOUT=5,6,20,21,22,23）， 76 / 81 那么使用天顶角的默认设置，其取决于如下的IOUT值： * IOUT=5 or 20: NZEN=18, UZEN=0,85 * IOUT=6 or 21: NZEN=18, UZEN=95,180 * IOUT=22 or 23: NZEN=18, UZEN=0,180 说明：UZEN指定辐射传输处的天顶角： UZEN = 0 => 直接辐射传输 UZEN < 90 =>上半球辐射 UZEN > 90 => 下半球辐射 UZEN = 180 => 直接向下辐射传输 VZEN： 用户天底角。这只是指定用户辐射角度方向的一种替代方法，借用uzen=180-vzen NPHI： 用户方位角数。如果该参数被指定，SBDART将输出在NPHI方位角处的辐 77 / 81 射量，均匀地间隔输入数组NPHI的前两个值。例如，nphi=7，phi=0,180将会产生在天顶角0,30,60,90,120,150,180处的输出 PHI： 用户相对方位角。如果NPHI被指定，那么PHI被解释为方位角范围的，并且只要求前两个元素满足。如果NPHI没有被设定，那么最多到NSTR的PHI的值可以被指定。如果NPHI和PHI均未被指定，并且要求计算辐射量（IOUT=5,6,20,21,22,23），那么使用方位角的默认设置，等价于NPHI=19, PHI=0,180的情况。 说明：如果设置了SAZA，那么PHI=0就代表往正北方向传输的辐射。PHI按照俯视地球表面的顺时针方向增加。 如果为设置SAZA，那么PHI是前向散射方向的相对方位角。 * PHI < 90 => 向前散射辐射 * PHI > 90 => 向后散射辐射 例如，如果设定在西边，传输到东南方向的辐射有45度的相对方位角。 说明：SBDART目前被设置成模拟最多40个计算的天顶角和40个方位角的辐射。虽然这些可能会扩大，要知道，运行很大数量的SBDART模式将大大增加运行时间和内存要求。在对DEC Alpha进行的测试中，运行时间大约与NSTR^2一致，对于NSTR小于40。 78 / 81 代码的内存使用情况也大约与NSTR^2一致。 说明：太阳方位角的默认值，SAZA=180。该SAZA的值将导致前向散射太阳辐射在PHI=0附近出现。 辐射边界条件 ============ IBCND： =0：一般情况下：边界层是下列情况的任何组合： * 来自顶部的光束 (参见FBEAM) * 来自顶部的各向同性光束 (参见FISOT) * 来自顶部的热辐射 (参见TEMIS,TTEMP) * 内部热辐射源 (参见TEMPER) * 底部的反射 (参见LAMBER,ALBEDO,HL) * 来自底部的热辐射 (参见BTEMP) =1：从顶部到底部的各向同性光束，为了得到反照率和整个介质与入射光束角的 79 / 81 透射率； 在该情况下，唯一的输入变量是NLYR, DTAUC, SSALB, PMOM, NSTR, USRANG, NUMU, UMU, ALBEDO ,DELTAM, PRNT, HEADER, 和数组维数。 NOPLNK,LAMBER都被假设为真 ，边界层底部可以有任何反照率值。唯一的输出是ALBMED,TRNMED。在这种情况下，UMU被解释为光束的角度阵列。 如果USRANG = TRUE，它们必须为正和单调递增，并且通过以下方式返回：然而，在内部，对于UMU的否定在增加，因此MAXUMU必须至少为2*NUMU。 如果USRANG = FALSE，UMU作为NSTR/2的角度余弦值求积分的方式返回，并且单调递增。 FISOT： 上边界各向同性光束强度。（如果热辐射为正，单位是w/sq m，否则是任意单位）。相应的入社通量是pi（3.14159...）时间‘FISOT’。 TEMIS： 顶层的发射率，如果NOTHRM=1不使用。 BTEMP：以开尔文为单位的表面温度。如果未设置，那么表面温度降被设置为模式大气的底层的温度。表面反射率是通过反照率计算得到（参见ISALB和ALBCON）。当NOTHRM=1，BTEMP的输入值忽略。当SPOWDER=.true.，BTEMP指定了仅低于颗粒层水平的表面温度。 80 / 81 离散纵标法特定的输出选项： ========================== PRNT(k)：k 1 输入变量（除了PMOM） 2 通量 3 用户水平和角度的强度 4 作为应变量太阳天顶角的平面透射率和平面反照率（IBCND = 1） 5 用于每一层的相函数矩PMOM （仅当PRNT(1) = TRUE，并且只用于有散射作业的云层） =============================================================================== 表 81 / 81
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