論文情報

• Title: A two stream radiative transfer model for vertically inhomogeneous vegetation canopies including internal emission
• Author: T. L. Quaife
• Abstract和訳: 2ストリーム放射伝達モデルは、太陽放射や地球放射とキャノピーの相互作用を表現するために、気候・地球システムモデルの陸面スキームで使用されています 。これは、地表面のエネルギー収支と陸域生物圏への光合成炭素フラックスの両方をモデル化するために行われます 。2ストリームモデルは、エネルギー収支を維持しつつ、解析的かつ計算コストの低い解を提供するため、大規模な地球モデルへの組み込みに非常に適しています 。陸面モデルで記述される植生プロセスが複雑になるにつれ、垂直方向に変化する構造を持つキャノピーを正しく表現するための新しい定式化が必要とされています 。本論文では、独立した光学特性を持つ層から構築された2ストリームスキームを提案します 。このモデルは、多くの現在の陸面モデルにおける既存の放射伝達スキームと物理的に一貫しており、その解は解析的です 。このモデルは、複雑なキャノピー構造を表現でき、長波放射や蛍光などの内部放出から生じるキャノピーから放射されるフラックスのモデリングに適しています 。また、2ストリームスキームのパラメータ化についても議論し、既存のモデルで改善が可能であることを示します。

Notes

• いわゆる2ストリーム放射収支（RT）モデルとは、キャノピー内の上下方向の放射フラックスを計算するもの。

• 植生と短波放射との間の相互作用をよりよく表現できるRTスキームをLSM内に組み込む必要があるけれども、大量のパラメータを追加するといったような計算量の増加は望ましくない。

• 増加している観測データとの比較を行う上でも新しいRTスキームの導入が必要。

  • プロセスベースのSIFなどのフォワードモデリングが必要となってくる

• L2SM(Layered Canopy 2-Stream Model)は広く使われているDickinson-Sellersモデルと物理的に一貫しており、数値的に同一の解を提供する。

  • ED2のような行列ベースの手法を必要としない。
  • 従来のRTスキームとただ置き換えただけだとLSMの挙動は変わらないが、SIF予測を可能にするなど実用的な多くのユースケースに拡張可能である。

• 2ストリームRTモデルの基本的な構造

  $\frac{dI^{\uparrow}}{d\tau} = \gamma_{1}I^{\uparrow} - \gamma_{2}I^{\downarrow} - \gamma_{3}\omega e^{-\tau/\mu}$ (式1) $\frac{dI^{\downarrow}}{d\tau} = \gamma_{2}I^{\uparrow} - \gamma_{1}I^{\downarrow} + \gamma_{4}\omega e^{-\tau/\mu}$ (式2)

• キャノピーの深さ（$\tau$）が変わるごとに、上下方向の光フラックス（$I$）がどのように変化するのか

Memo

• 和訳
  • そのようなデータプロダクトの利用における仮定（それ自体がしばしば植生放射伝達モデルを使用している）は、基礎となる植生プロセスモデル内の仮定と物理的に矛盾する可能性が高いからです。
• 原文
  • Assumptions in the retrieval of such products (which themselves often use vegetation radiative transfer models) will likely be physically inconsistent with the assumptions inseide the underlying vegetation process model.