墙面可能晴天太阳辐射小时总量的计算与分布

以卡斯特洛夫公式为理论基础,得到各朝向墙面可能晴天太阳总辐射和直接辐射小时总量的计算方案,计算了我国704个气象站各月代表日各个朝向墙面的逐时辐射值,分析其变化规律,并讨论了最大1h辐射量的全国分布。结果表明：南墙晴天最大1h辐射量随纬度升高而增大,而且在冬季其辐射量在各墙面中最大;东、西墙受纬度因素影响相对较小,在夏季其辐射量在各墙面中最大。     

中国墙面太阳总辐射的计算及全国分布

本文在讨论墙面太阳总辐射计算方法的基础上，讨论了我国墙面总辐射的年变化及其随不同朝向的变化规律，并分析了墙面总辐射的全国分布。     

辽宁省追踪式与最佳倾角斜面总辐射的推算与分析

利用辽宁省1993—2016年61个气象站的日照百分率逐月数据、6个太阳辐射观测气象站的逐时太阳总辐射数据,采用太阳辐射的气候学计算方法、Klein各向异性散射模型和Hay各向异性散射模型分别推算各站水平面、最佳倾角斜面和追踪式斜面的太阳总辐射的推算值并进行了对比与分析。同时利用1993—2016年日平均总云量数据,得到各站的累年平均晴天日数,并分析辽宁省太阳总辐射空间分布差异的原因。结果表明:全省最佳倾角角度为36°～41°,最小出现在金州,最大分别出现在康平、昌图、法库和西丰;最佳倾角斜面太阳总辐射在辽宁西部和北部地区明显偏多,其中,朝阳北部和阜新西部部分地区最多;追踪式斜面较最佳倾角斜面太阳总辐射的增加量和提升百分比的幅度均较大,分别达到约700～2300 MJ/m2和13%～41%,且存在较明显的呈区域性分布特征,其中,太阳总辐射的增加量在辽宁西部更明显,而太阳总辐射的提升百分比则以沿海地区的幅度更大,超过37%,大连南部更是超过39%;晴天日数或云量是影响辽宁省太阳能总辐射的空间分布差异的主要因素。     

基于MODIS的祁连山地区陆面温度空间分布研究

利用Becker-Li的算法,获取了祁连山地区不同时相的陆面温度空间分布规律。研究发现:瞬时陆面温度的空间分布与同步气温数据的宏观变化规律基本一致。多样的地形地貌和不同的下垫面地表覆盖类型,决定了其陆面温度的空间分布格局。进而讨论了陆面温度随海拔高度的垂直分异规律。祁连山地区区域陆面温度垂直递减率的变化范围为5.42~6.56℃/km,正北、正东、正南和正西方位上陆面温度的垂直递减率分别为6.56、5.73、5.42和5.84℃/km。其中朝向太阳方向的南、东坡梯度值最小,而背向太阳方向的西、北坡值最大。高海拔地区地表温度的垂直递减率要高于低海拔地区。     

复杂地形下太阳总辐射空间订正方法——以四川省为例

利用四川省158个气象站2016—2019年逐小时2 m气温、相对湿度、地面气压、能见度等观测数据,通过SMARTS模式计算并积分得到逐月晴天太阳总辐射,建立晴天太阳总辐射随海拔高度的变化关系,将该关系应用到1990—2019年太阳总辐射空间插值订正中,并对订正效果进行验证,结果表明:晴天太阳总辐射随海拔高度呈对数增加,海拔越高晴天太阳总辐射随高度增幅越小;辐射订正方面,海拔较低、地势平坦的四川盆地地区订正幅度最小,高海拔的川西高原订正幅度居中,高低海拔过渡地带订正幅度最大;交叉验证结果表明,用来验证的7个辐射站年平均绝对误差由182.77 kW·h·m~(-2)减少到145.48 kW·h·m~(-2),相对误差由13.41%减少到10.24%,冬半年订正效果好于夏半年。通过订正可有效提高复杂地形下太阳总辐射插值效果,减小插值误差。     

河北省太阳总辐射经验系数两种气候学计算方法的比较分析

利用河北省周边8个日射站逐月日照百分率资料和太阳总辐射资料,采用最小二乘法拟合经验系数a、b,然后分别通过纬度分区和反距离权重插值两种方法得到河北省142个测站的经验系数a、b,并据此求出河北省内四个具有辐射观测数据台站的总辐射值,对比分析了实测值与不同经验系数下总辐射估算值之间的差异。结果表明：纬度分区和反距离权重插值两种方法所建立的太阳总辐射量估算公式的模拟精度总体差别不大,但采用纬度分区法所得的经验系数,在计算太阳辐射年总量时与实际观测值更为接近,因此建议采用纬度分区法计算河北省各地太阳总辐射量。     

几种水平面太阳总辐射量计算模型的对比分析

利用中国区域1961-1999年39 a间98个常规气象观测数据,建立6个模型分别以天文辐射、干洁大气总辐射和湿洁大气总辐射为起始数据,进行太阳辐射日总量的模拟,对比分析了6个水平面太阳总辐射量计算模型的性能.结果表明:在三种起始数据中,干洁大气总辐射和湿洁大气总辐射均能较好地体现宏观地势对太阳辐射空间分布的影响,以湿洁大气总辐射为起始数据的计算模型拟合精度相对较高.对6个水平面太阳总辐射量计算模型的对比分析发现:2个以日照百分率为主导因子,气温日较差为修正项的综合模型拟合误差最小,精度最高;经典的日照百分率模型次之,但其模型系数最稳定可靠;3个气温日较差模型拟合效果最差.最终选用经验系数稳定、拟合精度较高的日照百分率模型,制作了2001年中国水平面太阳辐射日总量空间分布图.     

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。     

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.     

1961-2010年河北省太阳直接辐射时空分布特征研究

利用1961-2010年河北省周边7个太阳辐射观测站的资料,拟合得出相对精确的河北省太阳直接辐射经验公式,分析了河北省太阳直接辐射时空变化特征。结果表明：河北省近50 a来太阳直接辐射年总量总体呈明显的下降趋势。其中,下降幅度相对较大的石家庄为25%,下降幅度相对较小的唐山为11%。河北省水平面太阳直接辐射年总量近50 a平均值空间差异较大,<2540MJ·m^-2 主要分布在邢台南部,>3510MJ·m^-2 主要分布在张家口西北部,大部分地区介于2540-3300MJ·m^-2 。河北省太阳能资源开发利用潜力比较大的区域主要在张家口的坝上地区。     

Ultraviolet radiation in overcast sky at the surface

Based on the analysis of one year of observation data of solar radiation at the ground in Beijing in 1990, a simple empirical formula for calculating UV radiation in overcast sky is established. The formula is Qlw/Quvo = A1S Ao, where Quv and Quvo are monthly mean daily sums of UV exposure in overcast sky and clear sky, respectively. S is the daily sunshine hours. The calculated results agree well with the observed. The maximum and minimum relative biases are 9.9% and 0.1%, respectively, and the yearly relative bias is 2.9%. The ratio of ultraviolet radiation of overcast sky to clear sky in 1990 is between 44.6% and 61.8%, and the yearly average is 53.9%. Thus, almost half of the UV energy is lost in the atmosphere in overcast sky in 1990.     

山西省太阳能资源时空分布特征及利用潜力评估

按照中国气象局发布的太阳能资源评估方法,利用山西省近30 a 3个辐射观测站的太阳总辐射资料和105个站的日照资料,采用气候学方法计算了山西省的太阳总辐射,在分析山西省太阳总辐射的空间分布和时间演变特征的基础上,计算了山西省太阳能资源的各种参数,对区域太阳能资源潜力进行了客观评估。结果表明山西省太阳能资源储备丰富、稳定、可开发利用日数较多,特别是山西北部地区,尤其适合进行太阳能资源开发利用。     

北京地区日光温室光环境模拟及分析

针对北京地区典型日光温室, 在2003—2004年试验观测的基础上, 从室内直接辐射、散射辐射及作物生长对辐射影响3个方面, 进行了模拟和分析, 并对地面辐射的模拟结果与实测值进行了比较验证。结果表明:绝对误差为9.41 W/m2, 相关系数达到0.92, 与实测值、文献资料相比, 模拟结果的准确性和趋势有较好的一致性, 对优化温室环境控制方案具有一定的参考价值。     

大气污染对中国重点城市地面总辐射影响的时空特征

利用2000年6月\_2003年12月全国33个重点城市的PM10日监测数据与地面总辐射日观测数据, 结合总云量、 降水量等气象观测数据, 定量分析了人类活动排放的污染物质与地面总辐射的关系, 并分析了人类活动影响下的地面总辐射减少的时空分布特征。结果表明： 各观测站点的总辐射随着PM10浓度的增大而减小; 其空间特征表现为西北、 华北和华中地区的重点城市所受的影响较大, 而华南、 西南地区的重点城市所受影响较小; 其时间特征表现为春、 秋季影响较大, 而夏、 冬季影响相对较小\.总的来说, 在2001\_2003年人类活动产生的气溶胶使我国晴天地面总辐射减少20.1±1.9 W·m-2。     

起伏地形下浙江省散射辐射时空分异规律模拟

结合影响起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素,通过基于数字高程模型（DEM）数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,综合考虑地面因素对散射辐射的影响;基于常规地面气象站观测资料建立的水平面散射辐射模型,考虑天空因素对散射辐射的影响;建立了起伏地形下浙江省散射辐射分布式估算模型;逐月计算了浙江省散射辐射（100m×100m）的空间分布。结果表明：散射分量分布与地理地形因子、季风影响、大气透明程度有关,由高纬向低纬逐渐增加;季节分布特点为,夏季〉春季〉秋季〉冬季;坡度、坡向对散射辐射的分布影响小,但辐射值与开阔度呈正相关,各季辐射最大值分布在开阔度大处,最小值在开阔度最小处,不同季节有所伸缩。计算结果可以为气候变化和环境资源研究提供基础数据。     

利用CAM5.1模拟中国东部大规模城市化对东亚地区夏季大气环流及降水分布的影响

利用CAM5.1大气环流模式研究中国东部大规模城市化对东亚夏季大气环流及降水分布的影响。通过在模式中修改中国东部地区(22～42°N,110～125°E)城市比重的方法,探讨东亚地区夏季大气环流与降水等气象要素在一般城市化及极端城市化两种情景下的响应。结果表明:(1)CAM5.1模式能够很好地模拟出东亚地区夏季大气环流形势及降水分布。(2)城市比重增大后,晴空时地面吸收的净辐射增多,近地层气温升高,低层增温中心上空的大气由于受热产生上升运动,35°N以南的气流向增温区辐合,东亚夏季风出现增强的趋势,大量暖湿水汽往北输送,导致降水在中国北方地区增多而南方减少。(3)城市化的发展程度越高,它所产生的气候效应对各气象要素的影响就表现得越明显。     

地球大气纬向风系、副热带高压和太阳较差自转的形成机制

利用N S(Navier Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟。结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于（小于）基准密度,则为西风（东风）;密度的差距越大,风速越强。在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风。夏季（冬季）太阳辐射增强（减弱）使得大气微团密度变小（增大）,进而导致中高纬度地区西风减弱（增强）和低纬度地区的东风加强（减弱）。风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧。根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强。因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧。在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大。该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致。由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N S方程是所有星体（包括恒星、行星）大气共同遵守的动力方程。     

2007年6—7月西太平洋副热带高压的异常特征及其成因分析

采用NCEP资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,分析了2007年6—7月淮河流域暴雨及江南、华南异常高温期间西太平洋副热带高压的异常特征,其表现为强度强且南北位置相对稳定,东西方向进退明显于南北方向的移动。通过分析经圈平面上的垂直环流及风矢量场的特征表明,副高南北两侧都存在一定强度的上升气流,北侧上升气流对西太平洋副高中心区700 hPa以上高度的下沉运动有激发作用,而南侧上升气流对西太平洋副高中心区的下沉运动作用不大。中高纬度阻塞高压双阻型的建立,有利于西太平洋副高的加强和发展。强劲而稳定少动的中纬度西风急流和热带地区异常活跃的对流均有利于西太平洋副高的相对稳定。     

Establishing a ultraviolet radiation observational network and enhancing the study on ultraviolet radiation

On the basis of analyzing observational data on solar radiation, meteorological parameters, and total ozone amount for the period of January 1990 to December 1991 in the Beijing area, an empirical calculation method for ultraviolet radiation (UV) in clear sky is obtained. The results show that the calculated values agree well with the observed, with maximum relative bias of 6.2% and mean relative bias for 24 months of 1.9%. Good results are also obtained when this method is applied in Guangzhou and Mohe districts. The long-term variation of UV radiation in clear sky over the Beijing area from 1979 to 1998 is calculated, and the UV variation trends and causes are discussed: direct and indirect UV energy absorption by increasing pollutants in the troposphere may have caused the UV decrease in clear sky in the last 20 years. With the enhancement of people‘s quality of life and awareness of health, it will be valuable and practical to provid UV forecasts for typical cities and rural areas. So, we should develop and enhance UV study in systematic monitoring, forecasting, and developing a good and feasible method for UV radiation reporting in China,especially for big cities.