Intercomparison of Shortwave Radiative Transfer Models for a Rayleigh Atmosphere

Intercomparison between eight radiative transfer codes used for the studies of COMS (Communications, Ocean, and Meteorological Satellite) in Korea was performed under pure molecular, i.e., Rayleigh atmospheres in four shortwave fluxes: 1) direct solar irradiance at the surface, 2) diffuse irradiance at the surface, 3) diffuse upward flux at the surface, and 4) diffuse upward flux at the top of the atmosphere. The result (hereafter called the H15) from Halthore et al.'s study (2005) which intercompared and averaged 15 codes was used as a benchmark to examine the COMS models. Uncertainty of the seven COMS models except STREAMER was ${\pm}4%$ with respect to the H15, comparable with ${\pm}3%$ of Halthore et al.'s (2005). The uncertainty increased under a large $SZA=75^{\circ}$. The SBDART model generally agreed with the H15 better than the 6S model, but both models in the shortwave infrared region were equally good. The direct solar irradiance fluxes at the surface, computed by the SBDARTs of four different users, were different showing a relative error of 1.4% $(12.1Wm^{-2})$. This reason was partially due to differently installing the wavelength resolution in the flux integration. This study may be useful for selecting the optimum model in the shortwave region.

레일리 대기에서 단파 영역에서의 복사전달모델 결과들의 상호 비교

본 연구에서는 레일리(순수 기체) 대기 조건 하에서 국내 COMS 연구자들이 사용하는 여덟 개 단파 복사전달모델에서 산출된 네 종류 복사속(flux) 성분을 상호비교함으로써 상대 오차를 조사하였다. 이들 복사속 성분은 지표에서의 직달 일사, 하향 산란, 상향 산란, 그리고 대기 상부에서의 상향 산란이다. 또한 국내 모델의 평가를 위하여, 15개모델을 평균한 Halthore et al.(2005) 결과(예, H15)를 기준값으로 사용하였다. 동일한 태양천정각에서 모델 간의 불일치는 열대 대기에서 수증기에 기인하였고, 한대 대기에서는 오존에 기인하였다. STREAMER를 제외한 국내 7개 모델의 지상에서의 하향 직달일사값은 H15에 대하여 ${\pm}4%$내에서 일치하였다. 이러한 상대 오차는 태양천정각이 커질 때 증가하였으며, Halthore et al.(2005)에서의 ${\pm}3%$와 근접하였다. 네 종류 복사속 분석에서 SBDART 모델이 6S 모델에 비하여 전반적으로 우수하였으나, 근적외 파장역에서는 서로 비교할만하였다. 네개 기관의 연구자들이 같은 SBDART 모델에서 산출한 지표에서의 하향 직달일사값 간에도 $12.1Wm^{-2}(1.4%)$의 불일치가 존재하였다. 불일치의 원인은 부분적으로 복사속 적분에 있어서 서로 다르게 설정된 파장 분해능에도 있었다. 본 연구는 단파 영역에서 최적 모델을 선정하는 데 도움을 줄 수 있다.