1961-2009年大同市太阳辐射变化特征及与气象要素的关系

在全球气候变暖背景下,地面接收太阳辐射总量发生改变,探讨自然和人为因素对其影响成为热点。利用线性趋势分析、M-K突变检验和小波分析等方法,分析了1961-2009年大同市地面接收太阳辐射的变化特征,验证地面接收太阳辐射的突变年份和周期变化及未来变化趋势,探讨太阳辐射与相关气象要素的关系。结果表明：近49 a大同市地面接收太阳辐射年平均值为5617.28 MJ/m²,整体呈现明显下降趋势,但2000年后又缓慢上升;大同市地面接收太阳总辐射在1975年发生突变;太阳总辐射的振荡周期为9a,现正处于太阳辐射偏高年份;日照时数逐年递减,地面接收太阳辐射减少,二者呈现显著正相关;降水量在波动中缓慢减少,而地面接收太阳辐射总量减少,二者呈现一定正相关;云量变化逐年减少,但与地面接收太阳辐射相关性不明显,气候的自然因素变化与地面接收太阳辐射的相关性较小。     

平流层臭氧变化对大气加热率及到达地面紫外辐射的影响

平流层臭氧的变化对平流层的温度结构，整个大气环流以及到达地面的紫外辐射均有影响。本文采用一个计算臭氧吸收太阳辐射的参数化方法和有关资料，研究了臭氧变化对大气最大加热率和到达地面的紫外辐射通量密度的影响情况。文中给出的参数化方法可直接应用于大气环流模式计算臭氧吸收太阳辐射的加热率。     

南亚夏季风对珠穆朗玛峰北坡地面风场的影响

喜马拉雅山区毗邻南亚季风区,其陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统.为了正确理解该环流系统与南亚天气气候过程的可能关联,本文利用HEST2006珠穆朗玛峰绒布河谷强化实验期间获得的2006年5～6月的地面观测资料和实时的大气环流资料,对该地区地面风场与南亚夏季风的关系进行了研究.研究表明,南亚夏季风间歇期,喜马拉雅山区以晴空天气为主,太阳辐射强烈,绒布河谷地区地面盛行沿河谷方向的偏南下行气流;南亚夏季风强盛期,喜马拉雅山区多为云雨天气,太阳辐射减弱,地面风场强度明显减弱.结果表明,喜马拉雅山地区山谷内部的地面环流系统几乎不受其高层大气环流的影响,而与太阳辐射通量及南亚夏季风指数关系密切.因此,我们认为南亚夏季风对喜马拉雅山区地面环流的影响,主要是通过改变该地区的大气热力和辐射状况完成的.     

太阳辐射在山谷城市污染大气中的削弱

我们在1980—1981年冬季,在兰州市相对高度差为625米的两个点以及郊区对比点同时进行了地面太阳辐射观测,测量了山谷城市上空污染大气,尤其是山谷中的严重污染大气对太阳辐射的削弱。 太阳直接辐射在兰州市区污染大气中的减弱比在郊区大气中大得多,整层大气中的总减弱达72％,而在厚度为625米的河谷大气中的减弱约占整层大气中总减弱的41％。大气中的气溶胶粒子是削弱太阳辐射的主要因子,其对太阳辐射的削弱在整层大气中约占总减弱的66％,在河谷大气中则为96％。因此,地面上垂直于太阳光线面上的太阳直接辐射强度与大气浑浊度系数之间有很好的相关关系,以此建立了两个公式,在干旱地区,可以用它由大气浑浊度系数或到达地面的太阳直接辐射中的一个量计算另一个量。另外,本文还估计了冬季兰州上空河谷大气中气溶胶粒子对太阳辐射的吸收及其辐射加热率,並讨论了污染大气对于地面辐射平衡的影响。     

夏季东亚地区AOD与地面太阳辐射变化的联系及季风环流异常:季节趋势影响

利用2000—2013年MODIS-Terra卫星产品提供的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)资料及NCEP/NCAR再分析资料集,使用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)方法,分析了夏季东亚地区AOD与到达地面太阳辐射(downward solar radiation flux,DSRF)相联系的主要模态,并分析了其与夏季风变化的关系。夏季多年平均的AOD分布显示,在东亚地区存在两个AOD大值区(0.9),分别位于山东、河南、河北交界处附近以及苏中部分地区。而在福建、台湾及其附近洋面上,夏季AOD的值小于0.4。地面太阳辐射总体上呈现出由南往北递增的分布。比较发现,AOD与地面太阳辐射的气候分布较为相似。在保留季节趋势的情况下,运用SVD方法对两者进行分解,结果表明东亚地区AOD与地面太阳辐射表现出较好的正相关关系。由于相对于年际变化而言,季节趋势是更为主要的部分,因而这种同相关系可归因于季风活动的季节性进程。利用SVD1左场时间系数进行相关分析发现:6月(2013年除外),当中国东部气溶胶AOD大而地面太阳辐射亦大时,在中国东南部以及日本岛南部地区,由于气流辐合增强和存在较强的上升运动,降水偏多,而由于副高位置偏南,使得中国中东部偏北地区水汽供应偏弱,降水偏少。由于地面净太阳辐射增强,华北部分地区异常增暖。8月,大陆上空AOD为负(时间系数为负),地面太阳辐射减少,北方降水增多而南方降水减少,华北地区有一小范围的异常降温。上述结果表明北方气溶胶明显偏少时,云量增加,降水将增多,且辐射明显减弱;说明夏季风的季节进程对气溶胶、到达地面的太阳辐射变化等具有重要影响。     

太阳辐射异常对亚洲夏季风及其低频振荡影响的数值模拟

应用有限区域原始方程模式。摸拟了太阳辐射减弱后。亚洲夏季风环流的变化。当辐射总量减弱10％后,我国降水分布出现北旱,南涝现象,与观测事实一致。辐射的减弱,还会引起亚洲季风环流的减弱、副热带高压系统减弱,以及地面及大气低层的温度降低等现象,还分析了辐射减弱对大气低频振荡的影响。     

中国地面太阳辐射季节异常与主要大气环流指数的关联分析

利用1989～2018年ERA5地面太阳辐射资料,分析了不同季节主要大气环流特征指数与中国地面太阳辐射异常的关系。结果表明:（1）在春季,东亚槽位置对中国中东部大面积的地面太阳辐射异常有一致性的影响,其位置偏东时,地面太阳辐射异常显著偏少。冬季风强度和ENSO（El Ni?o–Southern Oscillation）分别对长江流域南北、中国南方东部和西部有反位相的影响。（2）夏季的影响因子比较复杂,NAO（North Atlantic Oscillation）和夏季风是两个较主要的影响因子,NAO对中国北方较多地区的地面太阳辐射异常的影响较为显著,而夏季风主要与江淮地区的地面太阳辐射异常相关联。当NAO指数偏大（小）时,北方大部分地区地面太阳辐射异常偏少（多）。当夏季风偏强（弱）时,江淮流域的地面太阳辐射异常显著偏少（多）。（3）在秋季,地面太阳辐射异常主要受到东亚槽位置、冬季风和NAO的影响,冬季风和东亚槽主要影响北方地区,当东亚槽偏西或冬季风偏强时,中国北方除东北地区外的大部分地区地面太阳辐射偏多。NAO主要与中国西部的地面太阳辐射异常关联,当NAO指数偏大时,西部地区北方地面太阳辐射异常偏少而南方大部分地区偏多。（4）在冬季,ENSO和冬季风是较重要的影响因子,但其显著影响区域并不对称。在ENSO负位相或冬季风较强时,中国北方大部分地区的地面太阳辐射异常显著偏多,而ENSO正位相或冬季风较弱最有利于中国南方地面太阳辐射异常偏少,但显著影响范围较小。     

防城港市一次空气污染状况及气象条件分析

该文利用空气质量、污染物资料、NCEP(1°×1°)再分析资料及常规气象资料,分析2017年10月25日—11月3日防城港市一次持续性空气污染过程的污染物特征和气象条件。结果表明:此次空气污染过程首要污染物为臭氧,臭氧浓度存在日变化;气温与臭氧浓度变化存在显著正相关,相对湿度与臭氧浓度变化存在显著负相关;午后太阳辐射增强、湿度降低、无降水等气象条件有利于臭氧浓度的增加;500 hPa环流平直、地面为弱的高压脊、地面风速小、天气晴好少云、低层存在逆温层是本次持续性空气污染过程维持的有利气象条件。     

乌鲁木齐市近30a太阳辐射变化及其成因初探

利用乌鲁木齐市气象站1976—2005年太阳辐射和气象观测资料,分析乌鲁木齐市太阳辐射的变化及其成因。结果是:1990年以前总辐射、直接辐射是减少的,以后是增加的;而散射辐射在1986年之前递增、之后递减。初步认定总云量的减少、低云量的增加以及相对湿度的缓慢下降对太阳辐射变化有重要影响;从太阳辐射变化间接得出:近30a乌鲁木齐市空气污染总体有所减轻。     

2011年地面入射太阳辐射变化及其与敏感因子回归分析

太阳辐射是地球上一切生命的源泉,亦是地球天气、气候系统发生发展和演变的能量来源。利用FY2E卫星遥感产品地面入射太阳辐射资料和地面常规观测资料,对2011年鹤壁市地面入射太阳辐射变化特征分析结果表明：鹤壁市2011年地面入射太阳辐射日曝辐量和月累积量的变化有明显的季节性,其年累积量为5721．38MJ·m^-2,日曝辐量3—4月增加迅速,其中3月份环比增长59％。地面入射太阳辐射总体变化趋势可以用一元多项式进行回归拟合,拟合曲线与实测资料的相关系数达0．8。地面最高温度与地面入射太阳辐射存在明显正相关,地面入射太阳辐射增大,地面最高温度就会升高。地面蒸发量对地面入射太阳辐射高度敏感,地面入射太阳辐射增大,地面蒸发量就会增大。通过对地面入射太阳辐射与地面敏感气象要素的多元回归分析发现,地面入射太阳辐射的二元线性回归预测水平高于一元线性回归预测水平。通过地面气象要素的多元线性回归预测,可估算地面入射太阳辐射值,这为相关研究及业务服务等提供了一种获取地面入射太阳辐射的方法。     

SHORT-TERM PERIODIC CLIMATIC CHANGE: A COMBINED EFFECT BETWEEN THE SUNSPOT CYCLE AND THE LUNAR NUTATION

We present a simple algorithm to model the surface air temperature trends at the middle-high latitudes of the northern and southern hemispheres for the last century. Unlike previous approaches, based on the variation of the solar irradiance only, the algorithm here presented is the sum of one more external influence: the periodic variation of insolation due to the astronomical nutation of the Earth's axis. The model we present predicts the anticorrelated mean surface air temperature trends, measured at middle-high latitudes of the two hemispheres, during the period of low solar irradiance. According to Milankovitch, a change of the Earth's obliquity means a variation of insolation mainly at the middle-high latitudes; this variation takes opposite sign for northern and southern hemispheres.     

广西地面太阳辐射分布特征以及对人体健康的影响

选用2001-2010年广西桂林、南宁、北海3个地面太阳辐射站的总辐射资料及日照时数资料,分析了总辐射日总量、日最大值的年变化规律,时总量的日变化规律,日最大值出现时间频率的分布区间等,结果表明：（1）广西太阳总辐射的日总量、日最大值强度的年变化规律明显。总体呈现夏季最大,春秋季次之,冬季最小的特点。大多数情况下,随着纬度由北向南递减,总辐射值递增。日总量与日照时数的年变化趋势存在正向的线性相关。（2）广西太阳总辐射的时总量的日变化规律明显。总体呈现中午前后强．早晚弱的特点。最大值一般出现在一天中的10-14时这个区间．     

Evaluation on penetration rate of cloud for incoming solar radiation using geostationary satellite data

Solar surface insolation (SSI) represents how much solar radiance reaches the Earth??s surface in a specified area and is an important parameter in various fields such as surface energy research, meteorology, and climate change. This study calculates insolation using Multi-functional Transport Satellite (MTSAT-1R) data with a simplified cloud factor over Northeast Asia. For SSI retrieval from the geostationary satellite data, the physical model of Kawamura is modified to improve insolation estimation by considering various atmospheric constituents, such as Rayleigh scattering, water vapor, ozone, aerosols, and clouds. For more accurate atmospheric parameterization, satellite-based atmospheric constituents are used instead of constant values when estimating insolation. Cloud effects are a key problem in insolation estimation because of their complicated optical characteristics and high temporal and spatial variation. The accuracy of insolation data from satellites depends on how well cloud attenuation as a function of geostationary channels and angle can be inferred. This study uses a simplified cloud factor that depends on the reflectance and solar zenith angle. Empirical criteria to select reference data for fitting to the ground station data are applied to suggest simplified cloud factor methods. Insolation estimated using the cloud factor is compared with results of the unmodified physical model and with observations by ground-based pyranometers located in the Korean peninsula. The modified model results show far better agreement with ground truth data compared to estimates using the conventional method under overcast conditions.     

贵州高原起伏地形下日照时间的时空分布

由于坡度、坡向和地形之间相互遮蔽等局地地形因子的影响, 实际起伏地形下的日照时间与水平面上的日照时间有一定差异。该文建立了一种基于数字高程模型 (DEM) 的起伏地形下日照时间的模拟方法, 计算了起伏地形下贵州高原100 m×100 m分辨率日照时间的时空分布。结果表明:坡度、坡向、地形遮蔽对日照时间的影响较大, 实际起伏地形下日照时间的空间分布具有明显地域特征。1月太阳高度角较低, 坡度、坡向的作用非常明显, 地形遮蔽面积较大, 日照时间的空间差异较多, 日照时间为16~142 h, 最大值约为最小值9倍; 7月太阳高度角较高, 地形遮蔽面积相对较小, 日照时间的空间差异相对较少, 日照时间为133~210 h, 最大值为最小值1.6倍, 但由于7月日照时间相对较多, 局地地形对日照时间影响仍明显。4月、10月日照时间及其变化幅度介于1月和7月之间。     

Two Necessary Conditions for the Glacial-Interglacial Cycles in the Quaternary

Milankovitch Theory shows that glacial-interglacial cycles in the Quaternary are related to the variation of solar insolation forcing linked to the earth's astronomical parameters.However,the summer insolation at northern high latitudes,usually considered as the main external forcing for the ice age as Milankovitch pointed out,is marked by the 19- and 23-ka precession periodicities,which is not consistent with the glacial-interglacial cycles.On the other hand,recent studies indicate that the annual mean ...     

Forced response of the East Asian summer rainfall over the past millennium: results from a coupled model simulation

The centennial?Cmillennial variation of the East Asian summer monsoon (EASM) precipitation over the past 1000?years was investigated through the analysis of a millennium simulation of the coupled ECHO-G model. The model results indicate that the centennial?Cmillennial variation of the EASM is essentially a forced response to the external radiative forcing (insolation, volcanic aerosol, and green house gases). The strength of the response depends on latitude; and the spatial structure of the centennial?Cmillennial variation differs from the interannual variability that arises primarily from the internal feedback processes within the climate system. On millennial time scale, the extratropical and subtropical precipitation was generally strong during Medieval Warm Period (MWP) and weak during Little Ice Age (LIA). The tropical rainfall is insensitive to the effective solar radiation forcing (insolation plus radiative effect of volcanic aerosols) but significantly responds to the modern anthropogenic radiative forcing. On centennial time scale, the variation of the extratropical and subtropical rainfall also tends to follow the effective solar radiation forcing closely. The forced response features in-phase rainfall variability between the extratropics and subtropics, which is in contrast to the anti-correlation on the interannual time scale. Further, the behavior of the interannual?Cdecadal variation in the extratropics is effectively modulated by change of the mean states on the millennial time scale, suggesting that the structure of the internal mode may vary with significant changes in the external forcing. These findings imply that on the millennial time scale, (a) the proxy data in the extratropical EA may more sensitively reflect the EASM rainfall variations, and (b) the Meiyu and the northern China rainfall provide a consistent measure for the EASM strength.     

THE COOLING OF SICHUAN PROVINCE IN RECENT 40 YEARS AND ITS PROBABLE MECHANISMS

The analysis of temperature variation trends at 160 meteorological stations in China from 1951 to 1992 showed thata relatively large area of China became warm in recent years,but there still existed an obvious cooling center in Sichuanbasin.We also analyzed the variation trends of some meteorological factors which could probably cause this cooling,and the results indicated that the global solar radiation,the insolation duration and the visual range decreased sharply inrecent years,but the cloud amount changed slightly in Sichuan basin.We also found that the decrease of surface solarradiation caused by the increase of the anthropogenic aerosols' backscattering in the lower troposphere was a notablereason for the cooling of Sichuan basin in recent years.We also confirmed this conclusion by using of a one-dimensionalclimate model.     

中国总辐射的年分布与季分布

本文根据1957年12月—1958年11月的全国二十六个台站的日射观测记录分析,绘出中国四季及全年的总辐射分布图,并与美洲及全球作比较.最后讨论了各种经验公式在不同气候条件下的精确度,指出应当按不同的气候区域应用不同的经验公式.     

Evaluation of turbulent fluxes over Maitri,Antarctica

Turbulent fluxes have been evaluated for clear sunny days over the Indian Antarctic station, Maitri, using the basic meteorological data recorded at four levels of a 28 m tower. The data are supplemented with radiation data. The surface layer over Maitri remains thermally stratified during the hours of minimum solar insolation, the so-called nighttime period. The surface winds during this period are generally very strong resulting in high momentum fluxes. In particular, for high winds (>12 m s^–1), the temperature gradient is found to be less positive than for moderate winds (4 to 7 m s^–1). Solar insolation provided the daytime heating necessary for the diurnal variation of atmospheric stability, and hence, for the turbulent fluxes. Thus, on clear days daytime conditions are marked by upward transport of heat with reduced momentum flux, while stable nighttime conditions are marked by a downward heat flux with increased momentum fluxes.