基于卫星遥感的新疆地表太阳总辐射估算

为了实现地表太阳总辐射合理的精细化模拟,本文尝试将天文辐射分布式理论模型和总辐射气候学经验模型相结合,引入重采样后的FY-2G卫星遥感总云量资料,建立了基于卫星遥感数据的地表太阳总辐射估算模型,并以气象站点稀疏的新疆为例,完成年、季地表太阳总辐射的精细化空间模拟,同时对模拟结果进行分析和检验。结果表明:(1)新疆区域年天文辐射量由南向北递减,大致以天山为界,天山以南区域的年天文辐射量高于10 000 MJ·m^-2,天山以北低于9750 MJ·m^-2,三大山脉对天文辐射的影响非常明显;(2)基于条带状重采样后的FY-2G总云量建立的日照百分率模型,其模拟的新疆区域平均绝对误差14.4%,且空间分布更加客观;(3)新疆"单站单月式"地表太阳总辐射气候学估算模型中,相关系数在夏半年较高,冬半年略有下降,且a、b系数的互补关系较为稳定;(4)从地表太阳总辐射检验结果来看,全区地表太阳总辐射的均方根误差年平均3.08 MJ·m^-2,模拟结果夏半年好于冬半年,南疆好于北疆,其中乌鲁木齐误差最大;(5)新疆年地表太阳总辐射整体表现为由西北向东南逐渐增加的空间分布,南疆盆地的总辐射量高于北疆盆地,天山山区西部为低值中心,而春、夏季总辐射由西向东呈经向分布,秋、冬季则呈纬向分布。     

呼和浩特市紫外线辐射强度变化特征及相关因子分析

通过对2005年6月至2006年5月期间的紫外线辐射强度监测资料和同期太阳总辐射量、云量、相对湿度资料的统计分析,研究了紫外线辐射强度的变化特征及与相关气象因子的关系。指出紫外线辐射强度具有明显的季节变化,夏季最强,冬季最弱。紫外线辐射强度日变化有明显规律,日最大值出现时间多集中在12—14时。紫外线辐射强度与太阳总辐射量呈明显正相关,与云量、相对湿度呈明显负相关。     

基于SPEI的近百年天津地区气象干旱时空演变特征

基于1921—2016年天津地区降水、气温观测数据,对全球降水气候中心降水(GPCC-P)、东英吉利大学气候研究中心气温(CRU-T)进行适用性评估后发现GPCC-P和CRU-T均能较好地反映天津地区降水和气温的变化。在此基础上,进一步利用GPCC-P、CRU-T计算的标准化降水蒸散指数(SPEI)分析天津地区近百年干旱时空演变特征并判断其未来变化趋势。结果表明:(1)天津干旱主要发生于1940年代初期、1990年代末和2000年代初期,四季均以轻旱和中旱为主,干旱高频季节由秋、冬季逐渐转为春、夏季。(2)天津全区SPEI气候趋势在6个时期除秋季整体呈"升、降、升"分布特征外,春、夏、冬季均表现为"升、降"的分布特征,且夏季下降趋势最为显著,1961—2010年宁河每10 a下降0.30。(3)1921—1970、1931—1980、1941—1990年天津春、冬季湿润化趋势由降水主导,而夏、秋季则由气温和降水协同影响;1951—2000、1961—2010、1971—2016年春季干旱趋势主要受气温影响,夏、冬季则为气温和降水协同影响,随着全球变暖,气温升高对干旱的影响逐渐增强。(4)1921—2016年天津地区四季SPEI与PDO呈负相关关系,春、夏季相关性从西北向东南递减,而秋、冬季相关性则由东南向西北递减。(5)未来夏季天津全区、冬季天津西南部呈干旱化趋势,春季干旱化趋势、秋季湿润化趋势不明显。     

基于地面观测与GEWEX-SRB卫星反演新疆维吾尔自治区地面太阳辐射研究

利用世界气候研究计划/全球能量与水循环试验(National Aeronautics and Space Administration/World Climate Research Program,NASA/WCRP)发布的长期地表辐射收支(Global Energy and Water Exchanges-Surface Radiation Budget,GEWEX-SRB)数据产品和中国气象局资料室的地面辐射数据产品,分别获得1984—2007年新疆维吾尔自治区地表全天空向下太阳短波辐射辐照度和地表全天空向下日总辐射曝辐量,对比分析两种数据从而确定卫星数据的精度;在此基础上,进一步分析新疆维吾尔自治区地面太阳辐射的时空分布特征。结果表明:基于GEWEX-SRB卫星观测资料反演的新疆维吾尔自治区太阳辐射明显比地面观测太阳辐射偏高约10%—30%,但两种数据反映的新疆维吾尔自治区太阳辐射的时空分布特征一致。在空间分布上,新疆维吾尔自治区太阳辐射呈明显的经向和纬向分布即太阳辐射由西北向东南方向逐渐递减;在时间分布上,太阳辐射从夏季、春季、秋季至冬季依次减小,从春季到冬季太阳辐射逐步由经向分布向纬向分布转变,夏季太阳辐射变化幅度最大,春季太阳辐射多年变化倾斜率增加最多,冬季太阳辐射多年变化倾斜率增加最少;太阳辐射月变化呈正态分布。     

玉树站太阳总辐射变化特征及对气候变化的影响

对玉树站1961—2010年实测太阳总辐射资料分析表明,玉树太阳总辐射50年来呈逐渐减少的趋势.方差分析表明,玉树站的太阳总辐射突变点出现在1978年,此前总辐射量呈增加趋势,1978年以后,总体呈减少趋势,太阳总辐射处于相对偏少的时段,突变年后比突变年前平均年总辐射量减少了583.89 MJ/m².玉树各月总辐射减少幅度各不同,8月减少幅度最大,6月减少幅度最小.日照时数的变化趋势与太阳总辐射的变化趋势一致.分析其对气候的影响可知,玉树站总辐射和年平均气温、夏季降水量、年蒸发量均呈负相关.若总辐射减少100 MJ/(m²·a),年平均气温将升高0.03 ℃,5—9月降水量将增加3.0 mm,年蒸发量将增加21.0 mm.     

菏泽地区太阳能资源气候分析

利用菏泽地区1961-2010年的观测资料,对太阳能资源的时空分布及其特点进行分析：菏泽地区太阳总辐射6月最大,12月最小,年平均太阳总辐射西北部多、东南部少,太阳能可利用量最多的季节是春夏季,最少的季节为冬季;菏泽E1照百分率呈下降趋势,在1985年出现一次气候突变,前期日照百分率偏大,后期偏小。同时对太阳能在菏泽应用的可行性进行了探讨,结果表明：菏泽太阳总辐射量多、太阳能利用价值高,太阳能资源优 越,具有极大的发展空间。     

近50年乌鲁木齐市太阳能资源时空变化分析

利用新疆乌鲁木齐地区9个气象站1961-2010年的逐日日照时数资料和乌鲁木齐站逐日太阳总辐射资料,在使用气候学方法估算出各站逐月太阳总辐射的基础上,采用线性趋势分析和Mann Kendall检测对全市冬、春、夏、秋四季和年日照时数、太阳总辐射变化趋势以及突变特征进行分析,应用混合插值法,在ArcGis平台上完成基于数字高程模型(DEM)数据的四季和年日照时数、太阳总辐射及其突变前后变化量的精细化分布式模拟.结果表明:乌鲁木齐市春、夏、秋季和年的日照时数及太阳总辐射总体呈现“平原多,山区少”的空间分布格局,冬季日照时数、太阳总辐射呈现“山区多,平原少”的分布特点.近50年来,乌鲁木齐市春、夏季日照时数、太阳总辐射变化趋势不显著,但秋、冬季和年的日照时数及太阳总辐射呈显著的减少趋势,并于1981和1991年分别发生了突变性的减少,突变前后秋、冬季和年日照时数、太阳总辐射的变化具有明显的区域性差异,减少幅度的空间分布总体呈现“平原多,山区少”的特点.     

山西陆面过程对A1B排放情景下全球变化趋势的响应

山西地处气候过渡带,气候敏感、生态脆弱,在全球气候变暖背景下其陆面物理过程受气候波动影响十分明显。本文利用NCAR CCSM IPCC AR4陆面分量模式(CLM)20世纪气候模拟(20C3M)和21世纪SRES A1B排放情景下的模拟结果,对山西省21世纪(2001~2099年)与20世纪(1901~1999年)陆面能量和水文变量进行了对比分析。结果显示:(1)模式模拟出山西地区未来地面温度的空间及时间分布特征。未来山西省地面温度呈明显上升趋势,上升速率冬季大于夏季。空间上,增温幅度冬季自北向南递减,夏季自西向东递减;(2)未来山西省陆面各分量空间上,净辐射通量西北增幅大于东南,降水率和径流率则与其相反,潜热通量与蒸发率一致,西南部增加幅度大,土壤含水率冬夏分布相反,感热通量呈下降趋势,西南下降幅度大;时间上,净辐射通量、潜热通量均表现出不同程度的上升趋势,土壤热通量冬季上升,夏季下降;地表水循环的各分量均呈增加趋势。     

环渤海地区1961—2010年太阳总辐射时空变化特征

根据1961—2010年环渤海地区4个辐射站太阳总辐射资料和56个台站日照百分率资料,研究了该地区太阳总辐射的时空分布及变化特征。同时利用1991—2010年太阳总辐射数据初步分析了环渤海地区太阳能资源潜力。结果表明：年内太阳辐射呈单峰型,5月最高,4—8月是太阳能资源最丰富的时期;1961—2010年太阳总辐射在1990年之前呈显著下降,之后没有明显变化趋势;太阳总辐射趋势变化在环渤海地区有明显的空间差异,下降幅度最大的集中于京津塘周边地区以及山东中南部地区;四季总辐射均呈显著下降趋势,其中春、夏两季降幅略高,秋、冬两季降幅略低;1991—2010年环渤海地区太阳总辐射呈西北部高,向东、南方向递减的分布特征。     

吉林省太阳辐射变化规律及太阳能资源利用研究

为揭示吉林省的太阳能资源变化规律,利用线性回归分析、线性相关分析及M-K检验法对吉林省长春、延吉两个气象站点1960年以来的太阳总辐射资料进行研究。结果表明：吉林省的年平均太阳总辐射为4787.4 MJ/㎡•a,夏季太阳总辐射最大,春季次之,冬季最小。吉林省年平均太阳总辐射在波动中下降,且下降趋势不显著,20世纪60年代太阳总辐射较高,80年代达到最低值,90年代以后小幅度回升。春、秋、冬三季的太阳总辐射呈不同程度的下降趋势,冬季的下降趋势显著,夏季呈显著增加。吉林省年日照时数在空间分布上呈现出由西向东逐渐减少的地域分布差异;而在时间上也呈现出由春季到冬季依次减少的分布特征。吉林省的太阳能资源总量丰富,变化趋势不显著,这对于吉林省利用太阳能资源是十分有利的。     

基于CERES/Aqua卫星资料的新疆地面短波向下辐射时空分布特征

利用CERES SSF Aqua MODIS Edition 3A数据对新疆地区2003-2015年的13时至17时的地面短波向下辐射变化进行研究,得到了新疆地区近13年的地面短波向下辐射时空分布特征。可以发现,该地区地面短波向下辐射从东南向西北随着纬度的增加而逐渐减少,从春季到冬季,地面短波向下辐射逐渐地由经向分布向纬向分布转变,秋季变化幅度为全年最大,夏季最小。年变化呈现单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在2004年5月13时。在日变化中,13时最大。新疆地区近13年整体来说,地面地面短波向下辐射呈现下降趋势,以13.3 W?m-2/10a的速率减小。春季变化呈现增大趋势,其余各季均为减小趋势。     

成都东北部地区太阳辐射特征分析

该文利用2018年1月—12月成都东北部地区的太阳辐射观测资料,分析了辐射能量的收支状况和特征。结果表明:成都东北部地区各辐射分量(除净长波辐射)均是夏季最强,冬季最弱,最大值出现在8月。净长波辐射春季最强,秋季最弱,与空气相对湿度、气温日较差分别成负相关、正相关。净全辐射白天为正值,晚上为负值。成都东北部地区全年有10.7%的太阳短波辐射被地表反射,接收的太阳短波辐射有29.36%被地表以长波辐射的方式释放到大气,对地气系统能量收支的贡献为61.18%。     

邯郸太阳辐射时空分布特征

利用邯郸1980—2017年气象观测资料和河北乐亭太阳辐射观测资料,基于Hybrid radiation模型,估算邯郸近38 a太阳辐射,采用线性倾向率、突变检验、复小波分解等方法,分析邯郸太阳辐射的空间特征、线性趋势、突变和周期。结果表明:邯郸年辐射值为5 000～5 300 MJ/m2,春、夏季太阳辐射约是秋、冬季的2倍,大部分县太阳辐射资源很丰富。邯郸太阳辐射总体呈下降趋势,期间经历了连续减少、稳定维持和缓慢增长3个阶段,近10 a太阳辐射的缓慢增长主要是由春、夏季太阳辐射增加引起的。邯郸春季没有突变点,夏、秋、冬季和年序列的突变点分别为1995、1999、2001和1996年,突变年之后,下降趋势减缓。除春季外,邯郸太阳辐射存在2～4 a显著的短震荡周期。     

近43a山西东南部日照时数时空变化特征及其影响因素

基于1976~2018年山西东南部11个地面气象观测站的逐月日照时数资料,分析了近43a山西东南部日照时数的时空变化特征,以及总云量、低云量、水汽压、降水量、雾日数和霾日数等气象因子对日照时数的影响。结果表明:山西东南部平均年日照时数空间差异显著,呈南北多、东西和中部少的分布特征;近43a年山西东南部日照时数呈显著减少趋势,气候倾向率为?71.9h/10a,2005年发生由多转少的突变;四季日照时数由多到少依次为春季、夏季、秋季及冬季,均呈减少趋势,其中春季趋势最小,秋季趋势最大;各月日照时数分布不均匀,5月最多,2月最少,除3月日照时数呈增加趋势外,其余各月均呈减少趋势,6月和9月的减少趋势最为显著;近43a总云量、雾日数、霾日数均呈显著增加趋势,而低云量、水汽压、降水量变化趋势不显著;雾日数增加是导致春季、秋季、冬季和年日照时数减少的重要因子之一,总云量增加是导致夏季、秋季、冬季和年日照时数减少的重要因子之一,降水量增加对夏季日照时数减少也有一定影响。      

中国天山区域云量的变化及其与降水的关系

基于1961-2008年天山区域24站云量的逐日资料,使用相关和M原K检验等统计方法,分析中国天山区域云量的时空变化特征及其与降水的关系。结果表明：（1）春季、秋季和冬季,伊犁河谷以北总云量最多,夏季则在中天山和东天山的部分区域最多,低云量在夏季占总云量的比重最大;（2）区域平均总云量在春季和秋季呈减少趋势;低云量在各季节均呈增加趋势,尤其在冬季和夏季;（3）总云量的年代际变化不明显,而低云量自20世纪90年代至今,都处在高值期。（4）低云量在春季、夏季和秋季,均在20世纪90年代,而冬季在2000年左右发生了由少到多的气候突变;总云量未发生明显的气候突变。（5）总云量和低云量均和同期降水有较好的相关性。春季低云量和夏季降水,相关系数可达0.52。     

SPATIO-TEMPORAL VARIATION OF ACTUAL EVAPOTRANSPIRATION AND ITS RELATION WITH CLIMATE PARAMETERS IN THE PEARL RIVER BASIN, CHINA

Spatio-temporal variation of actual evapotranspiration (ETa) in the Pearl River basin from 1961 to 2010 are analyzed based on daily data from 60 national observed stations. ETa is calculated by the Advection-Aridity model (AA model) in the current study, and Mann–Kendall test (MK) and Inverse Distance Weighted interpolation method (IDW) were applied to detect the trends and spatial variation pattern. The relations of ETa with climate parameters and radiation / dynamic terms are analyzed by Person correlation method. Our findings are shown as follows: 1) Mean annual ETa in the Pearl River basin is about 665.6 mm/a. It has significantly decreased in 1961–2010 at a rate of -24.3 mm/10a. Seasonally, negative trends of summer and autumn ETa are higher than that of spring and winter. 2) The value of ETa is higher in the southeast coastal area than in the northwest region of the Pearl River basin, while the latter has shown the strongest negative trend. 3) Negative trends of ETa in the Pearl River basin are most probably due to decreasing radiation term and increasing dynamic term. The decrease of the radiation term is related with declining diurnal temperature range and sunshine duration, and rising atmospheric pressure as well. The contribution of dynamic term comes from increasing average temperature, maximum and minimum temperatures in the basin. Meanwhile, the decreasing average wind speed weakens dynamic term and finally, to a certain extent, it slows down the negative trend of the ETa.     

西南地区云水量与可降水量比值的分布特征和变化趋势

采用1980～2009年云水量和可降水量的NCEP逐月再分析资料,通过统计分析,研究30a来西南地区（云南、贵州、讴庆、四川）云水量与可降水量比值的时空分布特征和变化趋势。结果表明：（1）西南地区年、季17孟水量与可降水比值均具有明显的地区性差异,由西北向东南递减,高值区位于川西高原;（2）云水量与可降水比值年内分布不均匀,从2月到8月逐渐减小,9月至1月逐渐增大,同时,季节差异较大,夏季最小,冬季最大;（3）30a来,整个西南地区年、夏季和秋季云水量与可降水量比值呈显著减少趋势。