起伏地形下河南省太阳散射辐射的分布式模拟

利用河南省及周边145个气象站1961－2000年常规气象观测资料和河南省1:25万DEM数据,充分考虑起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素后,基于分布式开阔度模型和天文辐射模型,实现了起伏地形下河南省太阳散射辐射的分布式模拟.计算了100m×100 m分辨率下河南省1－12月气候平均太阳散射辐射及多年平均年散射辐射总量的空间分布.结果表明:在充分考虑经验系数的时空分布特征后,模拟精度有了进一步提高.与郑州站的观测资料对比验证表明,模拟精度较高,年平均绝对误差为3.06 MJ·m-2,年平均相对误差为1.67％;局地地形对太阳散射辐射的影响比较明显;通过个例年验证对模型性能和模拟结果进行考察,年平均相对误差不足11％.综上表明模型的时空模拟性能良好.     

基于DEM的复杂地形下太阳散射辐射分布式模拟——以贵州高原为例

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,确定实际复杂地形下太阳散射辐射是比较困难的.本文在前人研究的基础上,对以前的模型进行了一些改进,考虑了坡度、坡向和地形相互遮蔽作用对复杂地形下天文辐射的影响,基于数字高程模型(DEM)数据,研制了以复杂地形下天文辐射为起始数据的复杂地形下太阳散射辐射的分布式模型,在模型中还考虑了散射辐射的各向异性.以地形复杂的贵州高原为例,应用100 m×100 m分辨率的DEM数据及气象站常规观测气象资料,计算了贵州高原复杂地形下各月及年的太阳散射辐射精细空间分布.结果表明:(1)局地地形因子(如坡度、坡向和地形遮蔽)对贵州高原复杂地形下太阳散射辐射的空间分布影响较大,随着地形的起伏变化,太阳散射辐射的空间分布明显不同,纬向分布特征不明显.(2)对于太阳散射辐射而言,地形对其的影响仍然很大,在太阳散射辐射计算时也是不容忽视的.     

起伏地形下我国太阳散射辐射分布式模拟

基于1km×1km分辨率的数字高程模型(DEM)数据,考虑了地形因子对太阳散射辐射的影响,改进了开阔度的计算模型,确定了我国气候平均情况下月散射系数的空间分布,实现了实际起伏地形下我国太阳散射辐射的分布式模拟,计算了我国范围内1km×1km分辨率1-12月气候平均太阳散射辐射的空间分布.结果表明:局地地形对太阳散射辐射空间分布的影响比较明显;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台.     

复杂地形下黑河流域的太阳辐射计算

基于数字高程模型(DEM)数据,在充分考虑了地形因子对太阳直接辐射和散射辐射的影响后,实际计算了起伏地形下黑河流域的太阳辐射。在忽略地表和大气之间的多次反射后,地表太阳总辐射计为三项:按起伏坡面上实际入射角考虑的太阳直接辐射、经过下垫面天空视角因子订正的坡面天空散射辐射和考虑周围地形反射效应的附加辐射。计算结果表明:局地地形起伏对太阳直接辐射、总辐射空间分布的影响非常强烈,使得复杂地形下不同坡向间总辐射和直接辐射平均计算差额十分显著,且太阳天顶角从较小增大至中等大小时,这两种平均计算差额均加大一倍多;在较小和中等大小太阳天顶角下,不同坡向间总辐射平均计算差额,均较相同条件下直接辐射平均计算差额为小,这是因为总辐射还包括了天空漫射和邻近地形反射辐射因子,这两个因子和坡面上太阳入射方位的变化共同影响地表入射太阳辐射;起伏地形主要使得太阳辐射在局地区域内背阴、向阳坡向间发生显著的重新分配。因此,在复杂地形地区进行太阳辐射计算时必须考虑地形的影响。     

基于GIS的重庆市可照时间的空间分布

以考虑地形遮蔽作用的实际起伏地形下可照时间分布式计算模型为基础,采用1：25万高分辨率数字高程模型（DEM）数据,计算了100m×100m分辨率的重庆市月可照时间以及年可照时间的空间分布,并分析了起伏地形下重庆市可照时间的逐月变化规律。结果表明：重庆市可照时间以6、7月份最高,2月份最低,全市年可照时间为2830h;地形因子对起伏地形下重庆市可照时间的影响程度具有随季节变化的特性;局地地形对可照时间的影响程度随季节而变,在冬半年,太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

起伏地形下深圳市天文辐射的空间分布

以起伏地形下天文辐射的分布模型为基础,借助地理信息系统（GhS）处理数据,将深圳市1：250,000DEM数据作为地形的综合反映,模拟计算了起伏地形下（坡度、坡向和地形遮蔽）深圳市天文辐射,分析了起伏地形下深圳市天文辐射的分布规律,完成了深圳市100m×100m分辨率的各月及全年的天文辐射的空间制图。结果表明：对于局部地形起伏引起的天文辐射的变化。秋、冬季最为显著,向阳坡和背阴坡的极值差异较大,这和太阳高度角随着季节变化而冬半年相对较低、夏半年相对较高有关。坡度对天文辐射的影响在冬半年较大,随着坡度的增大,辐射差值增大的幅度呈递减趋势。     

山地天文辐射的地形影响与空间尺度效应研究

基于1∶25×104数字高程模型数据,依据起伏地形下天文辐射分布式模型算法,研究了陕西山地天文辐射空间分布规律,详细分析了地形因子对天文辐射的影响规律;同时,从不同的DEM分辨率和不同地貌类型两个方面探讨了天文辐射的空间尺度效应。结果表明:陕西天文辐射总量随着纬度的升高呈由南向北降低的趋势;局地地形因子对天文辐射的影响随季节、纬度、坡度及坡向等因素而变;同时山地天文辐射的空间尺度效应在地势起伏较大的山区和高原地区表现尤为明显。     

起伏地形下四川省太阳直接辐射时空分布特征

利用四川省159个地面常规气象观测站及周边9个太阳辐射站观测资料,基于数字高程模型(DEM)数据,考虑坡度、坡向和地形遮蔽作用的影响,研制起伏地形下太阳直接辐射分布式模型。结合四川省90 m×90 m分辨率的DEM数据,分析起伏地形下四川省太阳直接辐射空间分布特征和时间变化趋势。结果表明:(1)四川省太阳直接辐射纬向分布不明显,受海拔高度、日照百分率、局地地形影响较大;(2)四川省太阳直接辐射年总量东部盆地较低,1 300.0 MJ·m-2,川西高原及攀西地区较大,在1 900.0~3 486.9 MJ·m-2之间;(3)四川省太阳直接辐射时间变化明显,川东盆地太阳直接辐射1 000.0 MJ·m-2的地区有增加趋势,川西地区2 800.0 MJ·m-2的区域在减小,四川省宜宾、都江堰、南充、马尔康太阳直接辐射年总量、1月、7月气候倾向率均0。     

起伏地形下重庆市水汽压的空间分布

利用重庆市1∶25万电子地图和100m×100m分辨率的DEM资料,建立了基于常规气象观测资料的实际起伏地形下重庆市水汽压空间分布模型,计算了重庆市各月月平均和年平均水汽压的空间分布,并完成其制图同时详细分析了重庆市实际地形下水汽压的空间分布。分析表明:随着海拔高度的增加,水汽压逐渐减小;各月水汽压的最小值出现在东北山区;重庆市水汽压的季节变化很明显。     

起伏地形中的散射辐射及其计算模式

本文根据对丘陵山区地形参数的数值模拟结果,应用野外试验观测资料,较详细地讨论了起伏山区散射辐射计算模式。主要讨论三个问题:天穹散射各向异性下的坡地散射辐射计算;实际地形遮蔽下的坡地散射辐射计算;由周围山地反射而到达坡面的散射辐射计算。最终分析了散射辐射在大别山南段赵公岭山区的分布特点。结果表明,山区散射辐射场与地形要素场配合较好,其中冬季以坡向影响为主,夏季则以地形遮蔽为最重要。     

起伏地形下我国太阳直接辐射的分布式模拟

运用数据集群技术,建立了我国不同时空尺度直接透射率的估算模式,对比分析了不同模式的拟合精度。基于1km×1km分辨率的数字高程模型(DEM)数据,全面考虑了地形因子对太阳直接辐射的影响,实现了实际起伏地形下我国太阳直接辐射的分布式模拟,计算了我国范围内1km×1km分辨率1—12月气候平均太阳直接辐射的空间分布。结果表明:局地地形对太阳直接辐射空间分布的影响非常强烈,尤其是在太阳高度角较低的冬季和秋季;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台。     

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。     

复杂地形下山西高原太阳潜在总辐射时空分布特征

针对太阳辐射在不同区域及地形地貌条件下的差异,借鉴国内外太阳辐射最新研究成果,考虑地形和大气衰减因子及各种可能的影响因子,基于数字高程模型提取坡度、坡向以及地形遮蔽因子,建立了山西高原太阳潜在总辐射计算模型,进而利用纵跨山西南北的3个辐射观测站的5年逐日太阳总辐射晴空观测资料对模型计算结果进行了检验分析,检验结果表明模型适用可行.利用该模型计算分析了山西高原太阳潜在总辐射的时空变化以及地形因子影响下的变化特征,可望为区域小气候变化以及区域植被、农作物所应用的小气候指标提供重要的基础条件.     

The impact of surface properties on downward surface shortwave radiation over the Tibetan Plateau

The complexity of inhomogeneous surface–atmosphere radiation transfer is one of the foremost problems in the field of atmospheric physics and atmospheric radiation. To date, the influence of surface properties on shortwave radiation has not been well studied. The daily downward surface shortwave radiation of the latest FLASHFlux/CERES(Fast Longwave And Shortwave Fluxes Time Interpolated and Spatially Averaged/Clouds and the Earth's Radiant Energy System) satellite data was evaluated against in situ data. The comparison indicated that the differences between the two data sets are unstable and large over rugged terrain compared with relatively flat terrain, and the mean absolute error of the satellite products reaches 31.4 W m-2(12.3%) over rugged terrain. Based on the SSF(single satellite footprint)/CERES product, the influence of surface properties on the distribution of downward surface shortwave radiation(DSSR) was analyzed. The influence of surface properties on DSSR over the Tibetan Plateau is about twice as large as that in two other regions located at the same latitude(eastern China–western Pacific and subtropical North Pacific). A simulation was carried out with the help of the I3RC(International Intercomparision of Three-Dimensional Radiation Code) Monte Carlo 3D radiative transfer community model. The results showed that DSSR increases as surface albedo increases. Moreover, the impact of surface albedo on DSSR is larger if the spatial distribution of clouds is more non-uniform. It is hoped that these results will contribute to the development of 3D radiative transfer models and the improvement of satellite inversion algorithms.     

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。     

香港地区地闪时空分布特征及其影响因素

通过对香港地区2006—2012年闪电定位数据、气象参数和海拔高度等相关数据的统计及相关性分析,对香港地区的地闪活动时空分布特征及其影响因素进行研究。结果表明,香港地区2006—2012年的地闪发生次数最多的是2010年,最少是2011年,每年地闪高发日的天数对地闪活动年际变化起到了关键性作用。地闪活动的发生主要集中在4—9月,逐月地闪回击次数与气温、相对湿度、降雨量及CAPE均呈现显著的正相关关系。地闪活动的日变化特征主要受到地闪高发日闪电活动、海陆热力差异及太阳辐射变化的综合影响,正、负地闪回击次数的日变化峰值均出现在01时。香港西部地区的正地闪回击密度明显高于东部,而负地闪回击密度的高值中心主要集中在海拔较高的山区。香港地区正、负地闪回击密度均随海拔的升高而有所增加,且六座典型山峰周围的负地闪回击密度与海拔高度在空间分布特征上具有很强的相似性。