在人類利用人造地球衛星觀測地球環境的最初階段,就考慮到了利用衛星上的感測器觀測地球輻射收支的問題。人類第一顆用於氣象觀測目的人造衛星—探險者7號(Explorer-7)裝載了用於ERB觀測的儀器—威斯康星半球型黑白感測輻射計,用於觀測直接太陽輻射通量、地球和大氣反射的短波太陽輻射及地球和大氣的放射長波輻射。
| 中文名稱 | 地球輻射收支衛星 |
| 英文名稱 | Earth Radiation Budget Satellite;ERBS |
| 定 義 | 進行地球輻射收支試驗的極軌衛星，早期在雨雲6號(1975年)和雨雲7號(1978年)衛星上，以後又在諾阿9號(1984年)和諾阿10號(1986年)衛星上進行。 |
| 套用學科 | 大氣科學（一級學科），大氣探測（二級學科） |
基本介紹
- 中文名：地球輻射收支衛星
- 外文名：Earth Radiation Budget ;ERBS
- 首發衛星：探險者7號
簡介,套用,未來計畫,
簡介
二十多年來,各種衛星的多種感測器所獲得的有關地球輻射收支的大量資料對地球輻射平衡的研究是極為有用的。但是,系統、連續地觀測和存檔資料則是從1974年6月,即NOAA第二代極軌業務衛星的第二顆星NOAA一2開始的。此後,則由這個系列的後續星和NOAA第三代極軌業務衛星獲取資料。NOAA/NESDIS(美國國家海洋大氣局/國家環境衛星、數據和情報服務局)至今已獲得並存檔將近連續15年的ERB資料(除1978年期間有10個月資料空缺外)。此外,NIMBUS一了號自19了8年10月24日發射以來,星上的ERB觀測儀器一直在對地球輻射收支進行觀測。
套用
ERB資料對於監測和研究全球氣候來說是極為重要的。推動海洋/大氣環流和地球上各種夭氣、氣候過程的能量多少取決於整個地球一大氣系統吸收的入射太陽輻射能量與地氣系統向外空放射的長波輻射能之差。為了對地氣系統進行監測,並研究它的變化規律及預測它的變化趨勢,就需要對這兩個基本變數進行觀測。ERB資料之所以重要,是因為它們不僅直接測量了推動海洋/大氣環流的能量,而且提供了一種對氣候變化過程中氣候系統的重要要素之一的輻射通量進行監測的手段。由於自然和人類活動,使得大氣中的COZ和其它輻射性質活躍的微量氣體增加,可以預料,在未來幾十年地球氣候可能發生顯著變化,ERB資料的這種雙重作用就顯得尤為重要。ERB資料將用來監視這些氣候變化,並對氣候模式的預測結果進行檢驗。此外,ERB資料對監視與諸如ENSO(厄爾一尼諾和南方濤動)事件相聯繫的低頻變化也是十分有效的。
除了大氣頂的短波和長波輻射通量資料之外,地表和洋面的輻射通量的觀測和確定具有同等重要意義。地表和洋面輻射通量對於估算海洋中從赤道向極地的熱量傳輸,研究海洋環流的強迫作用是十分重要的。
正因為如此,與世界氣候研究計畫(WCRP)有關的許多國際檔案都強調了觀測大氣頂和地表輻射通量的必要性。這些檔案涉及到相當廣泛的研究領域,其中包括熱帶海洋-全球大氣(TOGA)的相互作用、海洋環流、氣候系統監測、地球科學和陸地表面過程的研究等。
一般說來,ERB資料在氣候監視和研究中的套用可以分為四大類。它們是:ERB的空間和時間分布,以及它們隨時間變化的診斷分析;氣候強迫作用和反饋機制的觀測研究;氣候模式的評價;以及確定輻射強迫作用對氣候變化的影響。ERB資料的具體套用可以分為下列若千方面：
1.氣候系統
(1)監視氣候系統的現狀及變化。
(2)建立和確定能夠反映氣候系統狀態變化的ERB型氣候指標;探索和解釋已發生和可能發生的全球或局地氣候變化。
(3)監視和研究大氣中CO:和其它微量氣體成份的變化所產生的輻射效應;及其對氣候長期變化趨勢的影響。
(4)對諸如ENSO事件這類重大的氣候現象進行監視和預測。
2.海洋
(1)通過對大氣頂和地了、福射通量的分析,推導海洋中的經向熱量輸送。
(2)為海洋環流模式提供邊界條件。
(3)對海一氣耗合模式的模擬結果進行評價。
3.陸地表面過程
(1)根據大氣頂和地表的輻射通量資料,確定支配地表和大氣之間熱量和水汽交換的輻射輸入。
(2)對植被覆蓋區的輻射傳輸模式進行評價。
(3)為全球大氣環流模式(GCM。)提供反照率邊界條件。
(4)研究地表與大氣之間的相互影響和作用。
(5)研究植被覆蓋下墊面反照率的反饋機制。
4.冰君圈
(1)改進雪/海冰復蓋區域的反照率反饋機制的參數化形式。
(2)研究雪/海冰復蓋範圍的長期變化趨勢及其與輻射通量變化的相關性。
5.大氣
研究輻射加熱在大氣環流中的作用。
6.雲—輻射相互作用
(1)確定雲對地表、大氣和整個氣柱的輻射強迫作用(即雲對輻射強迫作用的調節)。
(2)確定雲強迫作用的年際變化,以及它同雲的特徵(復蓋率和雲類)和其它氣象要素(例如溫度、濕度等)的變化之間的相互關係。監測以十年為時間尺度的雲強迫作用的變化(即雲的反饋作用)。
7.氣候模式評價
(1)對GCMS模式中的輻射參數化形式即地表反照率、晴空輻射冷卻,以及地表和大氣頂輻射通量的參數化)進行評價。
(2)對模擬得到的從赤道向極地的淨輻射熱梯度和局地能量收支進行檢驗。
8.某些氣候強迫參一長期變化趨勢的監視
(1)對太陽輻照度及其光譜分布的長期變化趨勢進行監測。
(2)對局地的晴空和雲天(包括晴天和陰天)的反照率的長期變化趨勢進行監測。
(3)監測由於沙漠化、森林砍伐、火山爆發和人為造成的氣溶膠濃度的增加而引起的局地和緯向輻射強迫作用的變化。
(4)監測極區雪/海冰復蓋範圍的變化。
(5)監測到達地表的短波和長波輻射通量的變化。
(6)測量直接的總短波輻射,確定大氣透明度的變化.
(7)大氣頂長波和短波輻射通量資料可用來監測大氣頂的雲強迫作用的變化。
未來計畫
地球輻射收支的連續觀測對於氣候研究和氣候變化的監測是十分必要的。為了使這些資料在世界氣候研究的許多方面(包括海洋、大氣環流、陸地表面過程、氣候模式的建立和檢驗、雲—輻射反饋作用,以及年際到十年級的氣候變化)有效地發揮作用,還要求提高ERB資料的觀測精度和空間解析度。為了實現這個目標,NOAA/NESDIS正在計畫新一代的地球輻射收支觀測系統。新一代ERB感測器將裝載在美國九十年代中期的極軌平台上,獲取全球ERB資料。為了保證研究工作的順利進行,NOAA同NASA、WCRP、COSPAR(空間研究委員會)和IAMAP(國際氣象和大氣物理學協會)聯合組織了一次名為“地球輻射收支要求審查—1987”的國際性工作會議。來自十多個國家的六十餘名專家分為用戶要求組、儀器要求組和模式要求組等三個工作組。他們從各自的角度對新一代地球輻射收支觀測系統提出了要求。
可以預期,新一代地球輻射收支觀測系統一定能為世界氣候研究提供更加豐富、更高精度的觀測資料。
