近50年安徽省太阳总辐射的时空变化特征

采用1961—2010年安徽省辐射观测数据和常规气象要素观测资料,建立了太阳总辐射的气候学计算方法;进而推算了安徽省各地太阳总辐射,并采用趋势分析、突变检验和小波分析等方法研究了其时空变化特征。结果表明:以理论天文辐射为起始值所建立的全省统一公式,能够较好的拟合安徽省月尺度的太阳总辐射值。根据公式推算的安徽省各地太阳总辐射资源的丰富程度以3级为主,空间分布呈北多南少的特征,季节分布为夏多冬少单峰型,但在梅雨期存在波谷。近50年来安徽省各地太阳总辐射量基本呈一致的减少趋势,全省平均下降趋势为每10年减少0.31 MJ·m-2·d-1,近年来辐射下降趋缓。安徽省太阳总辐射在20世纪80年代初存在一次突变现象;近50年总辐射量以准10年和4~6年左右周期振荡较为明显,而20世纪80年代以来年代际振荡信号减弱,并且太阳总辐射气候态以偏少为主。     

泰来县太阳能资源状况浅析

本文利用海拉尔、长春、哈尔滨1971～2000年总辐射资料和对应的日照百分率资料采用气候学计算公式,建立了各月总辐射模型,用2001～2009年哈尔滨站实测辐射资料对模型进行了误差检验,模拟效果较好,可以用于评估泰来县太阳总辐射资源的状况。泰来县年太阳总辐射值为5281.2 MJ/m2,在全省处于高值区,可开发的潜力很...     

河西走廊太阳辐射时空分布特征及太阳能资源评估研究

利用1961—2020年河西走廊3个太阳辐射站和19个气象站资料,推算河西走廊各站太阳总辐射量,得出该地区太阳总辐射空间分布和时间变化特征,进一步采用相关系数法分析了太阳总辐射的气候影响因素。结果表明：(1)太阳总辐射空间分布在年及春、夏、秋季呈西北向东南递减,冬季呈西北向东南增加。(2)太阳总辐射在月际和季节分布上呈单峰型,5月最强,12月最弱,夏季最强,冬季最弱。(3)年太阳总辐射呈增加趋势,其线型倾向率为6.3 MJ/(m²·10 a),其中夏、秋、冬季总辐射呈减少趋势,夏季下降最明显,而春季呈明显增加趋势。(4)年、季总辐射都表现出2～3、5～6 a短周期及8～10 a长周期振荡。(5)太阳总辐射量与相对湿度、降水量、总云量、低云量及浮尘、扬沙、沙尘暴日数总体呈负相关,与气温和日照时数呈正相关。(6)河西走廊太阳能资源丰富程度和稳定度表现一致,都呈现为由西北向东南递减的趋势,资源相对丰富的地区稳定度也相对较高。     

中国地表太阳总辐射空间化模拟及其时空特征分析

以1960—2019年全国99个气象台站太阳辐射观测数据和839个气象台站的气温日较差为基础数据,利用Bristow-Campbell太阳总辐射估算模型,对中国地表太阳总辐射进行空间化模拟,分析了太阳总辐射的时空变化特征。结果表明,中国地表太阳总辐射南多北少,西多东少,受地形海拔因素影响很大;青藏高原一带的地表太阳总辐射最大,四川盆地及新疆部分盆地区域的太阳总辐射最小;对研究区整体而言,分析期的地表太阳总辐射呈减小趋势,为-0.0074MJ·m-2yr-1。     

江苏省太阳能资源评估

采用1：25万DEM数据和常规气象站观测资料,实现了江苏省100mX100m分辨率太阳总辐射量分布式模拟,并分析了江苏省太阳总辐射量的时空分布规律。结果表明：江苏省气候平均太阳总辐射量为4749MJ／m2,呈现由西南向东北递增的特点,连云港市最高（5063MJ／m2）,无锡市最低（4514MJ／m2）。太阳总辐射量在年内变化特点为,5月最高,12月最低。结合常规气象站日照时数观测资料,从年日照时数、年日照时数i〉6h的天数以及日照时数〉16h的最多天数月份与最少天数月份的天数的比值分析了江苏省太阳能资源的稳定度特征,其总体规律依然是西南至东北走向,即江苏省东北部地区太阳能资源开发利用优势最高。     

云南山地太阳总辐射的分布式模拟

在前人研究的基础上,对太阳总辐射模拟模型进行了改进:利用MODIS的地表反照率产品,取代前人研究中的计算地表反照的经验公式,并且在更短的积分步长内进行计算,进而开发了复杂地形下太阳总辐射的模拟模型。应用1000 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据以及常规气象资料和2个辐射站的实测总辐射数据对模型进行验证,结果表明:所建立的分布式太阳辐射模拟模型能准确地模拟云南的太阳总辐射,模拟值与实测值吻合非常好;云南年总辐射变化在3191~5858 J·m-2·s-1之间,四季的辐射差异不大,春季稍高,冬季次之,其次是夏季,秋季稍低,这可能是受夏季降水量以及云量较多的影响。在区域分布上,云南省境内多山,地面起伏较大,对总辐射的区域分布产生了较大的影响,如红河及南盘江两岸等,因遮蔽度较大,总辐射较低。太阳总辐射是陆地生态系统最基本也是最重要的能量来源,在小网格的尺度上进行精细化的太阳总辐射计算可以为多个学科的研究提供重要的基础数据,本研究为此提供了一个计算案例。     

内蒙古自治区太阳总辐射的气候学计算及其时空分布特征

通过对比分析国内外太阳总辐射的气候学计算方法,最终给出内蒙古太阳辐射最佳计算公式。根据内蒙古及周边地区24个太阳辐射观测站历年各月的总辐射和日照百分率,采用最小二乘法拟合出公式中的经验系数,并在分区基础上通过内插将a、b系数推广到内蒙古108个气象站点上,从而建立了内蒙古太阳总辐射计算模型。结果表明：内蒙古太阳总辐射年际变化总体呈下降趋势,但不显著,而且不同区域在减小速率上差异明显。年变化则表现为单峰型变化趋势,以5月辐射量最大,6、7月次之,12月最小。全年和各月总辐射的空间分布形态一致,总的分布趋势由东北向西南逐渐递增。全区年总辐射在4633～6616 MJ·m^-2之间,太阳能资源丰富程度均在丰富级别以上,而且大部分地区属于资源最丰富区和很丰富区,太阳能开发利用潜力巨大。     

塔克拉玛干沙漠腹地逐日太阳总辐射模拟计算 -以达理雅博依绿洲为例

基于塔克拉玛干沙漠腹地面积最大的天然孤立绿洲达理雅博依2015年1月—2016年2月太阳总辐射观测资料,运用H.L.Penman经验公式模拟计算了该地区2015年逐日总辐射累计量,模拟值与实测值的误差分析显示:本气候学方法成功模拟了沙漠腹地总辐射的年内变化趋势。使用模拟值估算得到达理雅博依绿洲2015年太阳总辐射累计量约为5 332.23 MJ·m-2。又以相同方法模拟了塔中气象站2015年3—5月总辐射变化,结果较达理雅博依的模拟更接近实测值,说明本模拟在塔克拉玛干沙漠腹地不同地点结果有效。     

河南地区降水量和云量与地面太阳短波辐射的关系

对河南省2009~2018年地面太阳短波辐射量与降水量和云量的关系进行了分析,结果表明,地面太阳短波辐射量与降水量、云量具有显著的负相关关系,但在不同季节其相关关系差异较大。为了定量表征三者之间的关系,基于多年再分析资料,利用降水量和云量与地面太阳短波辐射量的关系对日辐射量进行拟合,并对拟合后的日辐射量进行检验。验证结果显示,此考虑季节性变化的回归模型对河南省地面太阳短波辐射有较好的拟合能力,可以作为基于气象预报的日辐射量短期变化评估基础,为光伏发电量的短期预报提供参考。     

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...     

天山山区夏季MαCS时空分布特征

利用常规观测、FY-2E卫星及EC-Interim 0.5°×0.5°再分析资料对2010-2014年夏季天山及其两侧地区α中尺度对流系统(MαCS)的时空分布特点进行分析,并对典型个例的云图特征和环境条件进行了深入的探讨。结果表明:(1)6月为MαCS出现的高发期且椭圆形MαCS占多数。MαCS形成和发展期主要集中在午后和后半夜,消亡于前半夜,三个时期最易发生时间依次滞后大约2 h,圆形和椭圆形MαCS日频次分别呈单峰和多峰型变化分布。MαCS生命史主要为3~6 h,其中6月生命史分布较广,7-8月较集中;大部分椭圆形MαCS较圆形MαCS生命史和消亡阶段长,圆形MαCS在形成阶段维持时间较长。(2)MαCS多生成于山边平原或浅山区,并在山区主脉上空形成直至成熟,在河谷和山脉两侧的平原区消亡。MαCS成熟期冷云盖长轴长度集中在500~800 km,云顶面积随MαCS出现频次增加而逐渐减小。圆形MαCS发展期移动缓慢,成熟后移速加快,椭圆形MαCS始终移速较慢。MαCS云团TBBmin呈现单峰型且近似正态分布,圆形较椭圆形MαCS的TBB平均梯度大。(3)天山山区MαCS的形成主要是通过层云中多个独立的β中尺度对流云团合并形成。MαCS易发生在高层急流带的抽吸区以及中层低槽前部的辐合上升区,中低层西南和西北气流携带的充沛水汽在大气不稳定层结、不稳定能量持续聚集的背景下辐合上升,促使MαCS不断发展。     

兰新高铁挡风墙防风效果分析评估

基于2012年6月至2013年5月兰新第二双线DK1518、DK1527两处高铁沿线挡风墙实验段8个梯度风逐时观测资料,通过对挡风墙外环境风和挡风墙内不同位置、不同高度风的监测资料对比分析,对挡风墙的实际防风效果进行总体评估。结果表明:挡风墙对环境风速、风向都有明显的改变,环境风吹至挡风墙遭阻挡翻越后,高于挡风墙顶部的风速增大,而低于挡风墙高度位置的风速呈明显减小,距离挡风墙越近风速衰减越明显,验证了挡风墙的防风效果。不同级别的大风情况下挡风墙防风效果依然显著,在挡风墙内的中下部区域对环境风速的减小可达72%。挡风墙对风向的阻挡作用表现为:低于挡风墙高度的低层位置(车体底部、车体中部)风向明显改变产生了绕流,而高于挡风墙的高层位置(接触网悬挂处、接触网导线),风向受挡风墙影响较小,与墙外环境风向基本一致。     

基于不同分辨率和参数化方案的新疆区域数值模式性能初步评估

基于中尺度数值模式WRF,选取新疆两次强降水过程,设计3个试验方案,其中试验1为控制试验,试验2提高分辨率,试验3提高分辨率并调整物理参数化方案,初步评估不同分辨率和参数化方案对新疆区域2m温度、10m风速、降水预报的影响。结果表明:(1)提高分辨率对2m温度、10m风速模拟精度均有提高,2m温度预报精度提高约0.5℃,降低了日间温度模拟冷偏差;10m风速预报精度提高约0.5m/s,降低了风速模拟正偏差;但提高分辨率后,模式出现虚假降水预报的情况。(2)提高分辨率并调整物理参数化方案后,2m温度模拟误差略有减小,模拟偏差减小约0.2℃;10m风速模拟误差增大约0.5m/s,模拟偏差增大超过0.5m/s;对降水落区、量级的模拟精度显著提高,减小了降水中心的模拟强度,对虚假降水预报有一定修正。     

WRF模式中不同土地利用数据对新疆一次高温天气模拟的影响

本研究在WRF(v3.8.1)中分别使用MODIS 21类和USGS 24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2 m温度预报的影响。结果表明:(1)MODIS和USGS在新疆地区的土地利用差异主要在阿尔泰山、天山以及南疆西部的昆仑山北部海拔3000 m以上的高山带,相应地,使用USGS模拟的这些高山带2 m气温明显高于使用MODIS的模拟值,最高偏高12 K左右,是全疆范围内两者偏差的极大值。(2)就新疆区域而言,使用USGS模拟的2 m气温整体优于使用MODIS的模拟值,且USGS模拟的2 m温度整体低于MODIS模拟的2 m温度。两者与实况的偏差多在2 K以内。(3)在伊犁河谷,MODIS土地利用类型主要为"旱地/草地",USGS为"草地"和"农田/林地马赛克"。伊犁河谷代表站点2 m温度模拟多以高温偏低、低温偏高为主。(4)与MODIS相比,USGS中哈密地区"农田/林地马赛克"所占比重明显增大。哈密地区多数代表站点高、低温均以偏低为主。(5)站点温度的高度订正多以调低为主,调低幅度最大值为1.9 K,出现在伊犁河谷的尼勒克站。站点2 m温度的调整幅度整体上明显大于MODIS和USGS模拟2 m温度的差值,由此可见温度高度订正的必要性。     

新疆夏季对流性降水时空分布特征及成因分析

利用1979—2016年ERA-Interim再分析数据对新疆地区夏季对流性降水的时空分布特征及环流成因开展了研究。结果表明:(1)新疆夏季降水主要集中在山区,对流性降水占总降水的比例在50%上下,在大部分盆地地区,对流性降水占比达70%以上;(2)对流性降水EOF第一模态表现为塔里木盆地西侧山区和伊犁及天山北麓的反相位变化,这种分布在21世纪00年代以前存在5年和10年左右的周期,而从1995年开始出现突变。而大范围降水塔里木盆地南侧山区和天山区域是同相位的空间型分布;(3)水汽条件和层结不稳定条件的差异共同作用导致了塔里木盆地西侧和伊犁两个地区夏季对流性降水反相位的变化。     

辽宁省海绵城市建设中年径流总量控制率分区及其分布差异研究

利用1986—2015年辽宁省60个气象站逐日降雨量观测资料和1986—2015年美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)逐月全球的再分析资料,对辽宁省年径流总量控制率区域划分及其分区分布的差异进行分析。结果表明:辽宁省年径流总量控制率可以划分为Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区共4个区,比《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》中辽宁省年径流总量控制率分区多1个Ⅴ区,且相同分区对应的空间分布差异明显;年平均降雨量对年径流总量控制率的分区趋势具有一定指示作用,总暴雨量占总降雨量的比例与年径流总量控制率的分区关系密切,辽宁省水汽输送的特征和地形地势是形成年径流总量控制率区域分布差异的内在成因。     

多种土壤湿度资料在中国地区的对比分析

利用1992—2012年中国区域土壤湿度观测资料对目前使用较为广泛的5套土壤湿度资料(ERA-Interim、NCEP再分析资料、GLDAS同化资料、CPC模式资料和AMSR-E卫星反演资料)的适用性进行检验,分析5套资料对中国区域土壤湿度的时空分布特征和变化趋势的描述能力。结果表明:5套资料都能大体反映暖季中国区域土壤湿度东南湿、西北干,自东南向西北递减的分布格局以及西北干旱区和半干旱区变湿、长江流域部分地方变干的变化趋势,其中CPC资料最接近观测事实,并能较好地表现局地特征;在描述土壤湿度的季节变化和年际变化方面,GLDAS和NCEP资料与观测数据的相关性较好,能较好反映土壤湿度的时间演变特征。进一步利用检验效果较好的GLDAS、NCEP和CPC资料分别对中国区域土壤湿度时间和空间的长期变化趋势分析发现:中国区域标准化年平均土壤湿度在1948—1996年处在相对湿润期,而1996—2012年处在相对干旱期;中国区域年平均土壤湿度的空间变化特征是东部变干、西部变湿,自东北、华北至西南呈现一个干旱化带。     

基于Landsat遥感影像资料的新疆阿尔泰山圆叶桦的空间变化特征

利用1990、2000、2013年6-9月阿尔泰山地区Landsat遥感影像资料,综合运用遥感技术及相关分析方法,研究近24 a阿尔泰山圆叶桦的空间分布及其动态变化。结果表明:(1)阿尔泰山圆叶桦主要分布在86.5°E-89.5°E、47.6°N-49.2°N,近24 a来阿尔泰山圆叶桦的分布面积整体呈增长趋势且幅度较大,增长速率较快;(2)圆叶桦主要分布在海拔2000~2400 m之间,其分布高度随时间整体呈上升态势,上升速率为0.87 m·(10 a)^-1;(3)圆叶桦主要分布在阴坡,占比达58%,近24 a来随着海拔上升在阳坡的分布逐渐增加、阴坡相反。     

1961—2010年中国气候生产潜力时空格局变化及其潜在可承载人口分析

以气温、降水格点数据为基础,采用Thornthwaite Memorial模型计算了中国气候生产潜力(CPP),并从气候的角度估算了耕地上气候资源潜在可承载的人口数,以便增强了解气候变化的影响及气候资源最大人口支撑能力。结果表明:1961—2010年中国CPP总体呈突变性增加趋势,1987年为突变点,年最低、最高及平均值分别为689. 18、814. 56和744. 05 g·m^-2·a^-1。空间上呈现出从西北向东南逐渐递增的带状分布,其中高值区主要分布在华南大部,最高值达2103. 56 g·m^-2·a^-1;低值区主要分布在西、北部地区,最低值为39. 28 g·m^-2·a^-1。2001—2010年中国大部分地区CPP年平均值相对于1961—2010年多年平均值变化幅度不大,变化比例高的地区基本上分布于中国西、北部,其中增加的区域达82%,主要分布在华东地区、新疆西部、西藏北部及青海大部,远大于缩减的区域(17%)。1995—2010年,基于公里网格的耕地气候潜在可承载人口为46—2180人·km^-2,全国平均值最低的年份为1130人·km^-2,对应的实际人口为0—49729人·km^-2,全国平均值均不高于137人·km^-2;全国实际总人口为11. 43—13. 04亿,耕地气候潜在可承载总人口为19. 72—20. 22亿,前后比值为58%—65%。这表明,中国耕地生产力未达到气候生产潜力,尚有一定的开发潜力;实际人口在中国大部分地区均没有超出气候资源潜在可承载的最大人口,然而在少数省市(如生态环境脆弱的青海省以及经济发达的大城市及沿海地区)已超出。     

北部湾海域灾害性海浪特征及影响天气系统分析

利用北部湾海域浮标站20152018年的海浪观测资料,对北部湾海域的灾害性海浪特征及影响天气系统进行了分析,结果表明:北部湾海域灾害性海浪平均每年出现2.5次,最多年出现4次(2016年);10月出现的灾害性海浪最多,8月的次之;灾害性海浪的最大有效波高3.0~5.0m,波向以N和NW方位最多,分别占30%;灾害性海浪过程持续时间最长为1190min,最短为20min;台风和冷空气是引发灾害性海浪的主要天气系统,台风引发的占60%,冷空气引发的占40%。其中以台风引发的灾害性海浪过程最多、海浪最高、持续时间最长。引发灾害性海浪的台风移动路径绝大部分经过北部湾;东路和中路冷空气更有利于北部湾灾害性海浪形成,灾害性海浪形成时常有一个冷高压位于四川盆地到江汉平原一带,中心气压在1030hPa以上,北海与海口的最大海平面气压差在4.3hPa以上。