拉萨紫外辐射特征分析及估算公式的建立

本文利用2005~2010年的辐射观测资料对拉萨地区紫外辐射的时间变化特征及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析,结果表明,紫外辐射与太阳总辐射的变化规律基本一致,日变化表现为正午大、早晚小;季变化特征是夏季6月最大,冬季1月最小.紫外辐射日累积值6年平均为0.87 MJ·m-2·d-1;紫外辐射有逐年递减的趋势.紫外辐射与总辐射比值也存在着明显日变化,表现为正午大、早晚小的规律;其季节变化也是夏季最大,冬季最小.紫外辐射与总辐射比值6年平均为0.0418;紫外辐射与总辐射比值也呈现逐年递减的趋势.利用2010年大气质量数和晴空指数,建立了适合于拉萨紫外辐射估量的公式,估算值的瞬时值与观测值的平均相对误差最大为8.66%,紫外辐射日累积重构值与观测值平均相对误差仅为5.5%.     

拉萨光合有效辐射的变化趋势及其估算方程的建立

利用2005年1月-2010年12月中国生态研究网络拉萨农田站的观测数据,分析了拉萨地区光合有效辐射Qp的变化特征.结果表明,拉萨地区的Qp与太阳总辐射Rs具有相同的月变化和日变化特征,Rs与Qp的平均日累计值分别为20.2 MJ·m-2和37.2 mol·m-2,Qp呈逐年递减趋势.Rs与Qp的月变化表现为6月最大、1月最小,其最大、最小值分别为25.4 MJ·m-2、14.0 M J·m-2和48.7 mol·m-2、25.2 mol·m-2.日变化表现为正午大、早晚小.光合有效辐射系数(Qp/Rs)的变化范围在1.3～3.2 mol·MJ-1之间,年平均值为1.89 mol·MJ-1,呈逐年递减趋势,2010年比2005年降低了6.7％.Qp/Rs的日变化表现为早晚大、正午小,季节变化表现为夏季最大、春秋季次之、冬季最小,而且夏、冬两季的季节变化较为明显,冬季比夏季低10.6％.通过分析Qp与晴空指数和太阳天顶角之间的关系建立了拉萨地区Qp的估算方程,相对误差在4.49％左右.     

太湖地区太阳紫外辐射的初步研究

本文利用 1998年 1— 12月太湖湖泊生态系统研究站的太阳辐射观测资料进行分析 ,得到此间太湖地区近地面太阳紫外辐射及其占太阳总辐射比例的变化特征。结果表明 :该地区太阳紫外辐射年平均日总量为 0 .73MJ· m-2· d-1,大于临近的上海 ;紫外辐射瞬时极大值为 5 0 W· m-2 ;紫外辐射在总辐射中所占比例年平均值为 6 .2 % ,也比上海要大 ;其年变化特征与上海相同 ,夏季大冬季小     

山东禹城紫外辐射变化特征及其估测方程的建立

本文对2005～2011年山东禹城地区观测得到的紫外辐射的时间变化特征及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析, 并结合气温、降水和露点温度资料建立了禹城地区的紫外辐射估测方程。结果表明:紫外辐射日累计值的变化范围为0.10～1.20 MJ m-2 d-1, 年平均值为0.468 MJ m-2 d-1;紫外辐射日、季节变化规律与总辐射一致, 季节变化都表现为冬季小夏季大, 最小值出现在1月, 最大值出现在6月, 日变化则呈现早晚小中午大的特征;紫外辐射与总辐射的比值范围为0.023～0.046, 其季节变化特征也是冬季小夏季大, 该比值随晴空指数的增大而减小, 而在晴空指数大于0.5时比较稳定。利用温度日较差(日最高气温与最低气温的差值)建立了紫外辐射估测方程, 决定系数R2达0.80, 平均相对误差为0.19, 估测紫外线等级与实测紫外线等级相差不大于1的数据占95%, 该方法可以较好地进行紫外辐射等级的估测。     

拉萨地区生物有效紫外辐射初步分析

根据1996～1998年由NILUV紫外辐射仪在西藏拉萨地区观测的紫外辐射资料,分析了青藏高原拉萨地区生物有效辐射的分布特征.结果表明,1997年日正午最大生物有效紫外辐射剂量率(UV dose rate)达到500mW m-2,最小值为9.7 mW m-2;晴天时生物有效辐射剂量率的日变化呈规则曲线,且早晚小,中午大;一年中紫外辐射变化的总趋势是由太阳天顶角决定的,紫外辐射的日变化和年变化是其最主要、最基本的变化;西藏拉萨地区的月平均红斑辐射剂量明显高于全球其他同纬度地区.     

沙尘对南疆沙漠腹地太阳辐射的影响

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测试验站(83°39'E,38°58'N)总辐射、散射辐射和直接辐射的观测资料,分析了塔中大气透明系数变化和沙尘对总辐射、直接辐射、散射辐射的影响。结果表明,10-12月塔中大气透明系数最好,春、夏季最差;晴天大气透明系数最高(0.57),沙尘暴天气最低(0.07)。晴天、浮尘和扬沙天气总辐射最大可达1000 W·m-2以上,而沙尘暴天气最大可达700 W·m-2。晴天散射辐射值大多在400 W·m-2以下,主要集中在100~200 W·m-2范围内;有沙尘的天气大多在600 W·m-2以下。沙尘对直接辐射的衰减最大,晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气下直接辐射200 W·m-2的概率依次为41.2%,72.5%,78.1%和100%。随着大气中沙尘增多,散射辐射逐渐向高值区域集中。沙尘天气下各辐射日变化曲线波动很大,其中总辐射和直接辐射减小很多;总辐射和散射辐射日变化曲线形态相似、量值接近。大气透明系数与总辐射、直接辐射和散射辐射关系密切。     

贵阳地区太阳紫外辐射变化特征及主要影响因子分析

利用贵阳地区近6年太阳紫外辐射的观测资料及相关的气象因子,分析了该地区太阳紫外辐射的变化特征。结果表明,贵阳地区紫外辐射逐时平均最大值为21W.m-2（四级强度）,瞬时最大值为26.4W.m-2,未出现很强辐射（五级）的情况;4～9月出现强紫外辐射的时段较长,在10：00～15：00可达四级;13：00强紫外辐射在4～...     

三江平原紫外辐射变化特征

利用2005~2011年共7年的太阳辐射观测资料对三江平原紫外辐射的时间变化规律及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析,结果表明紫外辐射与总辐射的变化规律一致,日变化为正午大、早晚小;季节变化规律是夏季高、冬季低。紫外辐射日累积值的7年年平均值为0.53 MJ m–2 d–1。紫外辐射与总辐射比值存在着明显日、季节变化特征,日变化特征为正午大、早晚小,而季节变化与紫外辐射的季节变化一致也是夏季大、冬季小。紫外辐射与总辐射比值7年平均为0.0433。利用2011年观测的总辐射、紫外辐射数据,通过紫外辐射与总辐射比值和大气质量数与晴空指数的相互依赖关系,建立了适合于三江地区紫外辐射估算的方程。利用建立的估算方程估算的紫外辐射瞬时值和日累积值与观测值之间的平均相对误差最大分别为8.5%和6.1%。     

中国及邻近地区污染排放对对流层臭氧变化与辐射影响的研究

利用双向耦合的区域气候模式和大气化学模式系统, 研究了中国与邻近地区人为污染排放引起对流层臭氧变化和产生的辐射强迫.结果表明, 污染排放对对流层臭氧含量的影响有明显的季节变化, 对北方的影响不如南方显著, 西部的季节变化稳定且小于东部, 内陆污染地区各季节臭氧柱含量的变化量均较高.对整个模拟区域而言, 臭氧变化量的年平均值为30.928 DU, 春季最大为32.168 DU, 而空间分布变化在12～38 DU之间.臭氧变化量对北方地区辐射的影响较小, 而对低纬和华东地区影响较大, 臭氧变化量引起的晴空地气系统短波辐射强迫、长波辐射强迫的平均值分别是0.185 W·m-2和0.464 W·m-2, 标准化短波辐射强迫与净辐射强迫值为0.006 W·m-2·DU-1和0.021 W·m-2·DU-1.气候反馈过程对对流层臭氧含量的影响范围在-0.470～0.752 DU之间, 包含气候反馈过程的区域年平均臭氧变化量是30.942 DU.在气候反馈条件下, 臭氧变化量的短波和长波辐射强迫分别是0.249 W·m-2及 0.482 W·m-2, 标准化的短波与净辐射强迫值为0.008 W·m-2·DU-1和0.024 W·m-2·DU-1.臭氧变化量导致地表温度的变化范围在±0.80 K之间.     

临安与龙凤山辐射数据质量及初步结果比较

采用国际通用的辐射数据质量评估方法对2005—2011年浙江临安、黑龙江龙凤山两个区域大气本底站辐射观测资料进行质量评估与比较分析。结果表明:两站辐射数据通过物理可能限制检验与极端罕见限制检验的百分比均超过99.5%,但通过相关要素比较限制检验的百分比上,临安与龙凤山站分别降至97.9%与95.9%;双轴定位追踪太阳出现偏差是造成直接辐射与散射辐射数据精度降低的主要原因。CM21表的热偏移在-5 W·m-2以内,而其进行热偏移订正可以显著提高数据的通过率。对应同一太阳天顶角,临安站晴空总辐射与直接辐射均低于龙凤山站,散射辐射则相反,其原因是临安的大气透明系数较低,大气浑浊度较高。2006—2011年,临安站的大气向下长波辐射呈下降趋势,达到了0.01的显著性水平,且其多年平均值 (363.7±59.3 W·m-2) 显著高于龙凤山站 (274.9±77.6 W·m-2);龙凤山站晴空太阳总辐射呈增加趋势,达到了0.1的显著性水平。     

北京城市紫外辐射变化特征及经验估算方程

利用2004年4月—2005年6月在中国科学院大气物理研究所铁塔分部的紫外辐射观测数据,分析了北京城市紫外辐射的变化特征,结果表明,紫外辐射的变化规律与太阳总辐射一致,紫外辐射与总辐射的比值变化范围在0.02~0.04之间,晴天恒定在0.03,阴天在0.04左右,在沙尘暴过程中比值最小,为0.02。通过分析紫外辐射与大气质量数和平均晴空指数之间的关系,建立了适合于北京的全天候紫外辐射的估算方程。利用建立的估算方程及观测的总辐射值进行了紫外辐射的估算,紫外辐射的计算相对误差在10%以内。     

祁连山海北高寒草甸地区紫外辐射特征及其对植物生理作用的探讨

利用祁连山海北高寒草甸地区 2 0 0 0年植物生长期内的太阳辐射观测资料 ,分析了该地区太阳紫外辐射 (UV)在植物生长期内的日、季节变化特征 ,以及在太阳总辐射 (Eg)中所占的比例 (η)。结果表明 :海北站地区UV较强 ,瞬时极大值可达 77W·m-2 ,日总量最大达 1.8MJ·m-2 以上 ;实际天气状况下月总量最大可达 4 1.6 2 0MJ·m-2 (5月 ) ,植物生长期内的 4月到 10月总量达 2 18.6 5 1MJ·m-2 。UV有明显的日、季节变化规律。日间UV所表现的单峰式曲线变化过程 ,与总辐射变化有关。在晴天状况下 ,η的变化下午高于上午 ,日平均约为 0 .0 4 8;阴天状况下在 13:0 0～ 14 :0 0较高 ,早晚低 ,且随云层厚薄而发生显著的变化。同时表明 ,阴天状况下的η值 (0 .0 5 3)高于晴天。就生长期实际情况来看 ,η值在植物生长的前期较高 ,植物生长后期较低 ,植物生长期内平均约为 0 .0 5 2。受强UV的影响 ,高寒草甸几种主要植物 ,其植物根、茎、叶的可溶性糖含量、淀粉含量、非结构性碳水化合物均较高 ,且表现出日出后迅速增加 ,植物根茎粗壮等 ,植物的生理适应性及其植物体的结构发生改变 ,致使高寒草甸植物具有明显的抗寒性功能机制和形态结构。     

浙江省太阳辐射计算及分布特征

太阳辐射是重要的农业资源和立地环境,目前主要依靠公式计算获取,因此选择适当的计算方法是必要的。论文通过比较国内外5种太阳总辐射气候学计算结果与太阳辐射观测值,其方差平均值大小顺序为：孙治安经验公式〈朱志辉经验公式〈左大康经验公式〈翁笃鸣经验公式〈埃斯屈朗方程,因此选择孙治安经验公式Q=Qn[c＋（1-c）s]为浙江省太阳总辐射的最佳计算公式。分析计算结果表明,浙江省年太阳总辐射在4332．19～4870．66MJ·m-2之间,东部沿海多,北部、西部少;多年平均年变化值呈双峰型变化,7月最大,12月或1月最小,6月份为一相对低值;以杭州站为代表分析其气候变化,发现太阳总辐射平均每10a下降20MJ·m-2。浙江省年光合有效辐射在2060．16—2310．07MJ·m-2之间;多年平均年变化呈单峰型或弱双峰型变化,分布特征与太阳总辐射类似,年际间光合有效辐射波动较小,趋势变化持平。     

基于地面短波辐射观测资料计算淡积云的辐射强迫及水平尺度方法研究

本文根据不同类型云影响地面短波辐射的差异,提出利用地面短波总辐射变化检测识别淡积云以及计算淡积云水平尺度的方法,并对该算法进行误差分析,统计内蒙古草原地区夏季淡积云的水平尺度及其辐射强迫。结果表明:淡积云检测方法能比较好地识别、筛选出淡积云天。淡积云水平尺度和淡积云所在高度的风速成正比,风速测量的准确性直接影响淡积云水平尺度估算准确性;淡积云水平与垂直尺度比对计算淡积云水平尺度影响最大;云移动经过遮挡太阳直射辐射的时段内,太阳天顶角变化的影响可以忽略不计。内蒙古草原地区夏季淡积云短波辐射强迫小时平均为-134.1 W m-2,水平尺度平均值为1129 m,水平尺度的概率密度呈幂指数分布。     

修文县太阳总辐射计算与分析

利用修文县1963—2010年日照百分率,采用日照百分率拟合公式,计算得出修文的日照总辐射,结果表明修文的年太阳总辐射在3 077.57~4 010.6 m J·m-2之间。并在此基础上分析修文总辐射的分布特征如下:从年际变化趋势来看,修文年太阳辐射呈下降趋势,但变化不大,每年的下降幅度为3.3 m J·m-2;从月际变化趋势来看,修文太阳总辐射随月份变化曲线呈抛物线形,1—7月辐射逐渐增强,7—12月辐射逐渐减弱,7月辐射最强,1月辐射最弱;修文属于太阳辐射较贫乏带;云量的增多是年辐射减少的主要因素。     

三江平原地区光合有效辐射观测研究

利用2005~2011年的太阳辐射观测资料分析三江平原地区光合有效辐射(Qp)的时间变化特征及其与总辐射(Rs)比值(Qp/Rs)的变化规律,结果表明,Qp与Rs具有相同的季节变化特征;Qp日累计值的变化范围为60.47~0.11 mol m-2 d-1,年均值为23.76 mol m-2 d-1。Qp/Rs的变化范围为1.52~2.07 mol MJ-1,年均值为1.91 mol MJ-1。Qp/Rs和Qp季节变化一致,两者都是夏季最大,春秋次之,冬季最小。通过利用2011年的Qp观测数据、大气质量数与晴空指数的相互关系,建立了适合于估量三江地区Qp的经验方程,估算值与观测值的相对误差在5.7%以内。     

东疆黑戈壁太阳紫外辐射变化特征

本文利用东疆红柳河黑戈壁下垫面陆气相互作用观测站2017年太阳紫外辐射、总辐射和气象站天气现象观测数据，对东疆黑戈壁不同时间尺度和不同天气背景下的太阳紫外辐射A波段(UVA)和B波段（UVB）的变化特征进行了分析。结果表明：1）紫外辐射UVA和UVB日变化呈正态分布，UVA、UVB最大瞬时辐照度为67.97W·m-2、2.15W·m-2，日均最大曝辐量为2.09MJ·m-2和0.05MJ·m-2，年曝辐量为400.31 MJ·m-2和8.63 MJ·m-2；季节变化呈现夏季高，冬季低、春季高于秋季的特点；年变化呈现倒“U”型，年变化幅度呈夏季大，冬季小的趋势。2）紫外辐射占总辐射的比例呈夏高冬低的特点。不同天气下，其比例变化幅度也不相同，晴天大于雨天。3）太阳紫外辐射的月和年平均量以及紫外辐射年均值占总辐射年均值的比例，东疆黑戈壁地区都明显高于其他地区。     

1961～2005年云贵高原太阳辐射变化特征及其影响因子

利用云贵高原1961～2005年9个日射站辐射和气候观测资料以及能见度观测资料等,采用数理统计方法,研究了该区域到达地表太阳总辐射量(以下简称总辐射)变化特征及其影响因子.结果表明:该区年总辐射的空间分布特点是西部高于东部,丽江站最高(6207MJ·m-2·a-1),遵义站最低(3340MJ·m-2·a-1).1961...     

青藏高原东部地区辐射平衡及各分量变化特征

利用2009年11月-2010年10月青藏高原玛多自动气象站辐射平衡观测资料,分析了高原两种不同下垫面辐射平衡各分量的季节平均日变化和年变化特征.结果表明,各季节的平均总辐射日变化和年变化在两种下垫面的趋势基本一致,夏季总辐射为非零值的时间在早上要比冬季早2h左右,而在傍晚出现零值的时间要比冬季晚2h左右.夏季总辐射最强、冬季最弱,年变化最小值为0.544 MJ·m-2,出现在1月;最大值为1.001MJ ·m-2,出现在7月.在11:00-16:00(北京时)之间反射辐射冬季最强、夏季最弱.这种现象与总辐射日变化趋势恰好相反,反射辐射的年变化最小值出现在2月,平均最小值为0.157MJ· m-2;最大值出现在11月,平均最大值为0.326 MJ· m-2.1号点和2号点反射辐射差值冬季最大,达到0.06 MJ·m-2;春季最小,为0.03 MJ·m-2.净辐射年变化最小值为-0.025 MJ·m-2,出现在12月;最大值为0.477 MJ·m-2,出现在7月.地表反射率2个观测点的变化趋势大致相同,各季节地表反射率最大值、最小值和平均值都是2号点大于1号点,平均偏大8％.     

黄淮地区辐射模型适用性评价及参数优化

利用1961—2015年黄淮地区8个辐射站太阳辐射和日照时数等常规气象资料,分别评价6种常用的太阳总辐射和有效辐射估算模型在黄淮地区的适用性,同时采用多元回归分析和迭代等方法,对辐射参数进行优化调整,建立了适合本地区的辐射最优化估算模型。结果表明:童宏良公式和邓根云公式分别在估算太阳总辐射和地面有效辐射时的误差最小,相比其余的辐射估算模型,两者在黄淮地区适用性最好。另外太阳总辐射本地化修正模型的相对误差绝对值(value of Absolute Relative Error, ARE)和均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)分别为16.28%和1.730 MJ·m~(-2)·d~(-1),优于童宏良公式等常用太阳辐射估算模型;有效辐射本地化修正模型的ARE和RMSE分别为23.19%和1.404 MJ·m~(-2)·d~(-1),优于邓根云公式等常用有效辐射估算模型;因此黄淮地区本地化辐射修正模型适用于当地地表净辐射估算,且具有较好的估算精度。