珠穆朗玛峰北坡特殊地形下太阳辐射特征的初步研究

2006年5月27日～6月30日,对珠穆朗玛峰北坡的太阳辐射和气象参数进行了综合测量,主要包括总辐射、反射辐射、大气辐射、地面长波辐射、净辐射、温湿度和风速等。珠峰北坡的各个辐射量和气象参数都表现出明显的、非对称的日变化规律。珠峰北坡的太阳辐射远高于我国的平原地区,总辐射大于太阳常数的现象经常被观测到。研究发现,各个辐射量在9时都表现了一日最大的增长率,并因此导致了此时段及以后时段气温的增加和风速的快速增长,因而珠峰北坡特殊的地形对于地面接收到的辐射特征以及通过辐射过程对气温、大气运动等都产生了非常显著的作用。研究特殊地形条件下的辐射特征、辐射-地表-大气之间的相互作用以及地表和大气对于辐射作用的响应是非常重要的,它将有助于对局地物质与能量交换过程深入、全面的了解。     

雨季前后珠峰地区近地层气象要素、辐射及能量平衡分量变化特征

利用架设在珠峰北坡4475m高度处的一套开路涡动协方差测量系统,对曲宗地区的大气状况进行了连续观测.分析了近地层气象要素、辐射平衡各分量和能量平衡各分量在高原雨季前(5月),雨季中(7月)和雨季后(11月)的变化特征.通过分析,发现曲宗地区气温和相对湿度日平均变化均呈单峰单谷型特征,气压则呈双峰双谷型特征,风速日变化为单峰型特征,风速一般在午后突然增大.伴随着雨季的爆发,曲宗地区气温升高,相对湿度增大,气压升高,风速减小.主导风向由东北风转换成西南风.雨季前后,辐射平衡各分量及能量平衡各分量均具有明显的变化趋势.     

珠穆朗玛峰地区气象要素特征观测研究

利用中央气象台奥运火炬传递珠峰气象保障队获取的第一手资料,对2007年4月12日-5月8日珠穆朗玛峰(简称珠峰)大本营地面自动站和79次探空实测资料进行分析,揭示了珠峰地区气象要素变化的观测事实。结果表明:受珠峰北坡绒布冰川沉降风影响,珠峰大本营盛行南风;风速和气温日变化呈单峰分布,风速极小值和日最低气温出现在08:00(北京时,下同),而极大值出现在15:00前后;相对湿度峰值出现在07:00和23:00,正午前后相对湿度最小。6200 m高度以下几乎昼夜恒吹下山风,偏南风在22:00至次日00:00最强;7200-9000 m高度风向主要以偏西风为主,风速随高度也明显增加。5200-8000 m各高度上,日最低气温始终出现在08:00,最高气温出现在16:00,8200 m以上气温呈现出多波动起伏。在6700-9700 m高度能维持相对湿度的高值中心,大值区主要位于6500-8800 m高度。高空西风锋区位于12000-15000 m,对流层顶高度大约在18200 m左右。     

气温与地表辐射收支的联系：基于禹城和栾城站点资料的分析

基于对华北禹城和栾城站2005—2006年辐射和气象数据的分析,建立了大气内能与地面总辐射、大气物质吸收、物质散射、大气动能和净辐射之间的能量关系。经验关系可以模拟出2站温度“月平均”的变化规律,其“月平均”计算值与观测值最大正负偏差分别为3.84和-4.05℃,“年均值”计算值与观测值的偏差小于0.36℃。敏感性计算表明,气温对净辐射的变化最敏感,其次是散射因子、吸收因子、地面总辐射、地面风速。净辐射、散射因子、吸收因子、总辐射和地面风速分别增加5%造成气温的变化分别为0.93、-0.40、0.23、-0.20和-0.12℃。研究温度的变化,除了考虑有限的温室气体（如CO2、水汽和臭氧等）的作用,还要考虑其他物质的吸收作用、气液固相物质的散射作用、地表组成和特性的变化、地面风速的变化、总辐射的变化,尤其要重视净辐射的变化。     

阿里地区狮泉河近30年总辐射和净辐射的变化特征

基于阿里地区狮泉河地气交换综合观测站2019年辐射观测数据和狮泉河气象站1993~2016年辐射观测数据,分析了阿里地区总辐射和净辐射的日循环、日变化、季节变化和年际变化特征。结果表明:（1）阿里地区总辐射和净辐射平均日变化峰值出现在14:30~15:00,总辐射月均值最大值出现在6月,净辐射月均值最大值出现在8月,近20 a来阿里地区总辐射和净辐射的平均日变化峰值和月均值最大值出现时间延后。（2）1993~2016年阿里地区总辐射曝辐量呈微弱的减少趋势,但其日最大辐照度呈极显著降低趋势,而净辐射曝辐量呈极显著增加趋势,但其日最大辐照度呈现微弱的减少趋势。（3）1993~2016年阿里地区总辐射和净辐射日最大值出现时间年均值均呈极显著的延后趋势,年均净辐射日最大值出现时间较总辐射日最大辐照度出现时间平均提前约13 min。      

深圳市天空开阔度的计算及其对气象要素的影响

采用鱼眼相机实测法、RayMan软件计算了深圳市密集高耸建筑物区域、较密集中耸建筑物区域和临水且有低矮灌木丛区域3种不同类型城市建成区的天空开阔度(SVF),定量分析其被周围阻碍物遮挡情况;分析了SVF对2016年6—8月净辐射、温度、湿度、风速的影响,结果表明:净辐射与SVF的关系非常密切,3个站的净辐射最高值均出现在正午12:00,临水且有低矮灌木丛的开阔区域的净辐射最大,而有密集高耸建筑物区域的净辐射最小,与SVF变化一致;夏季中午温度和SVF呈正相关关系,说明SVF小的区域,建筑物密集,辐射遮蔽导致温度偏低,而SVF大的区域,遮蔽效果差,温度偏高,但早晚温度整体随SVF增大呈下降趋势;3个站的相对湿度均表现出显著的日变化,即午后低、早晚高;而午后风速达最大值、早晚风速偏小,建筑物密集区域的风速不如开阔区域的风速大。     

塔中人工绿地与自然沙面辐射平衡对比研究

使用2014年5—9月塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测实验站地表辐射观测资料,分析了塔中人工绿地与自然沙面在各种典型天气条件下的辐射分量特征差异。结果表明:人工绿地与自然沙面辐射平衡各分量最小值均出现在夜间,最大值出现在中午前后,总辐射和反射辐射日最大值出现在12:00;大气长波辐射日变化振幅较小,地面长波辐射日变化呈现不对称分布。晴天,人工绿地与自然沙面总辐射和净辐射变化幅度较小,自然沙面总辐射高于人工绿地;阴天,地面长波辐射略有减小,绿地大气长波辐射略有增加,总辐射和反射辐射减少,净辐射的变化受总辐射的影响,但减弱幅度小于总辐射;沙尘暴天气下,沙尘对辐射各分量影响明显,辐射各分量日变化不规则,人工绿地与自然沙面总辐射被明显削弱,日变化波动大。     

福建沿海区域大气稳定度分类方法对比研究

利用福建沿海某个厂址所建的100 m气象铁塔观测数据,采用2018年1月1日至2018年12月31日塔层所获取的风向、风速、温度的观测资料以及地面站太阳辐射表观测的总辐射值和净辐射值,用太阳辐射法、温度梯度法、温度梯度—风速法、理查逊数法计算大气的稳定度。从观测区域各类稳定度结果四季的分布、各类稳定度频率的日变化和不同来流情况下各类稳定度的分布三个方面,分析了这四种方法在该地区稳定度分类结果的不同。鉴于该区域日间辐射强、低层风速值较小的特点,四种分类方法中以温度梯度—风速法和理查逊数法对本区域大气稳定度的划分适用性比较好。     

珠穆朗玛峰北坡绒布冰川表面辐射特征观测研究

在资料比较稀少的偏远山地冰川进行地面综合气象观测对于研究冰川变化极其重要.珠穆朗玛峰(27.98°N,86.92°E,海拔8844.43 m)地区位于青藏高原南部边缘喜马拉雅山脉中段,自然地理条件独特,环境脆弱,是气候变化和环境变迁的敏感区,同时也是现代冰川作用中心.2005年5-7月和2007年10月-2008年1月在珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川积累区(28°01'N,86°57'E,海拔6560 m)开展了综合气象观测研究.分析表明,在东绒布冰川积累区春末夏初月平均气温从5月的-11.3℃上升到7月的-3.4℃,秋冬季月平均气温则从10月的-11.3℃下降到次年1月的-19.0℃.秋冬季主要受西风气流影响,盛行西风或西北风,而且风速较大,1月最大风速达到35 m/s;而在印度季风爆发后主要以南风或西南风为主,风速相对较小.由于海拔高、冰雪面与云之间的多重反射以及复杂地形影响导致地面总辐射较大.春末夏初和秋冬季总辐射平均值分别达到635和502 W/m2.尤其造成5-6月正午前后10 min短波辐射平均值发生超太阳常数的现象比较频繁,最长持续时间接近3 h.晴天由于周围地形作用可使地面总辐射增加140-310 W/m2,约占短波辐射的10%-23%.春末夏初和秋冬季平均反射率分别为0.72和0.69.云和空气湿度对大气长波辐射的影响比较显著,导致大气长波辐射同样具有日变化特征.在地表辐射平衡中云对地面净辐射起负效应.除在秋冬季阴天日平均净辐射为负值外,其余时间均为正值,说明净辐射是地表能量的主要来源.     

2007年春末夏初珠穆朗玛峰地区辐射特征分析

利用2007年5月23日～6月22日的观测数据和先前已有的相关实测资料,分析了总辐射、大气逆辐射、地面长波辐射、有效辐射以及地表反射率.结果表明:春末夏初珠峰大本营地区出现瞬时总辐射大于太阳常数的现象相当频繁,甚至还能出现小时平均值也大于太阳常数的记录;由于珠峰地区海拔高,大气稀薄,低温低湿,大气逆辐射明显减少;地面长波辐射不仅低于平原地区,也低于青藏高原其他地区;在地表辐射平衡中.珠峰大本营地表有效辐射大于反射辐射;随着海拔高度的增加,白天净辐射正值持续的时间相应缩短而最大值减少.     

Net total and UV-B radiation at the sea surface

A three-week continuous record from 21 September to 5 October 1988 of solar and terrestrial downward and upward radiation flux densities (1 data set per minute) obtained during the Atlantic Ocean cruise of the R/V Polarstern (ANT VII/1) along 30° W between 30° N and 30° S is evaluated. As the cruise crossed both subtropics and tropics of the Atlantic Ocean, characteristic daily cycles and meridional distributions of the radiation components and atmospheric turbidity were obtained. Special attention is given to the ultraviolet component of global radiation. The influence of cloudiness on the radiation quantities is discussed. As the knowledge of the spatial and temporal distribution of solar and longwave atmospheric radiation at the sea surface is important for numerous meteorological, oceanographic, and physico-chemical investigations, this data set is compared with other measurements of the cruise. This work is the continuation of the measurements made during the cruise ANT V/5 of R/V Polarstern along 30° W between 40° S and 40° N in March/April 1987.     

长江三角洲地面太阳辐射变化和相关因素分析

通过对长江三角洲地区(南京,杭州,上海,合肥)1961-2000年辐射资料的比较,根据中国气象局编写的<气象辐射观测方法>对该地区年地面太阳辐射平均值进行计算,分析长江三角洲地区地面太阳辐射的长期变化及季节差异,并讨论长江三角洲地区两个重要城市杭州和南京的部分与地面太阳辐射息息相关的因子,分析长江三角洲地区直接辐射,散射辐射与总辐射的关系.结果表明:在40 a中长江三角洲地区4个代表城市总辐射长期变化分为两个阶段,1980s为谷值,谷值前有明显的下降趋势,后期总辐射变化趋势发生逆转,就所研究城市而言,1960s到1980s地面太阳总辐射的下降主要是由于直接辐射下降引起的.     

河南省近40年太阳辐射变化规律及其成因探讨

首先把河南省不完整的太阳辐射资料,用经验公式推算到近４０年（１９６０～１９９７年）的资料。并把只有总日射资料的站,利用经验公式,计算出直接辐射、散射辐射资料。在此基础上,用方差分析找出太阳辐射的周期变化规律,发现河南省太阳总辐射具有减少的趋势,直接辐射也呈减少趋势,散射辐射北部、南部呈减少趋势,中部呈增多趋势。初步研究证明,大气中总悬浮微粒的增加是导致太阳总辐射减少的重要原因     

Relationship between Net Radiation and Broadband Solar Radiation in the Tibetan Plateau

The characteristics of net radiation (R_n)(0.3--10 μm) in Lhasa and Haibei in the Tibetan Plateau were analyzed based on long-term in-situ measurements of surface radiation data. The monthly average of daily R_n reached a minimum during the winter period followed by an increase until May and then a decline until January. This variation is consistent with solar activity. The annual mean daily total R_n values were 0.92 MJ m^-2 d^-1 and 0.66 MJ m^-2d^-1 in Lhasa and Haibei, respectively. A relationship between R_n and broadband solar radiation (R_s) was demonstrated by a good linear correlation at the two sites. R_n can be an accurate estimate from R_s. The estimated R_n values were similar to the observed values, and the relative deviations between the estimates and measurements of R_n were 2.8% and 3.8% in Lhasa and Haibei, respectively. The application of the R_n estimating model to other locations showed that it could provide acceptable estimated R_n values from the R_s data. Furthermore, we analyzed the influence of clouds on R_n by different clear index (K_s), defined as the ratio of R_s to the extraterrestrial solar irradiance on a horizontal surface. The results indicate that more accurate results are associated with increased cloudy conditions. The influence of the albedo was also considered, but its inclusion in the model resulted in only a slight improvement. Because surface albedo is not usually measured, an expression based solely on global solar radiation could be of more extensive use.     

北京地区太阳紫外辐射的观测与分析研究

利用北京地区太阳辐射和其它常规气象观测资料，得到了到达地面的太阳紫外辐射的计算公式，并将计算值与观测值进行了比较，两者吻合得比较好。最后给出了北京地区地面太阳紫外总辐射的变化趋势，计算结果表明，地面太阳紫外总辐射对大气浑浊度的变化比对大气臭氧总量的变化敏感得多。     

广州地区太阳分光辐射的某些变化特征

利用广州地区1985—1990年的太阳分光辐射的连续观测资料（观测角度为23°11′），研究了广州地区紫外辐射、可见光辐射（光合有效辐射）、近红外辐射的某些特征。结果指出，每年7—10月份各分光辐射及总辐射总量较大。月总辐射中可见光辐射占总辐射的百分比年平均为47.3%，相应的紫外辐射和近红外辐射分别占7.1%和45.6%。文中还分析了晴天条件下分光辐射的变化和1990年紫外辐射变化的某些特征，并分析和讨论了分光辐射与云量、日照时间等因子的相关。     

塔克拉玛干沙漠腹地的长波辐射变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(塔中站)实测的长波辐射资料,分析了流动沙漠区的长波辐射特征.结果表明:地表长波辐射能具体地反映地表失去热能的状况.在沙漠区,由于地表层的湍流运动较强以及下垫面温度与空气温度的差值较大,使得地表向大气传输的热通量较大,所以地面长波辐射值较大,有时接近于总辐射,最小值出现在日出前,最大值出现在15:00左右;由于大气中的水汽含量及云量较少,而沙尘气溶胶含量较高,所以大气长波辐射较大,沙漠区有效辐射也较大,为我国有效辐射年总量最高的地区之一.地表放射的净长波辐射在太阳总辐射中所占的比例小于地表反射辐射,只有在春、夏季两者较接近,且以反射辐射大些.区域气候变化过程中,沙漠加热场的强度是沙漠局地天气气候变化的主要影响因素之一.     

用卫星资料计算我国东部地区晴空太阳辐射

根据光的多次散射理论的离散纵标法，利用我国东南沿海地区探空站的资料，计算出不同高度上分谱段的太阳直接辐射和向上，向下散射辐射，与相应时刻的卫星测值（可见光，红外通道S－VISSR计数值）进行逐步回归拟合，建立晴空状况下卫星测值与大气中各高度太阳直接辐射和攻射辐射的统计模式，并将拟合方法进行稳定性检验，据此可以利用卫星资料计算各高度分谱段的太阳直接辐射和散射辐射。     

晴天地表总辐射和净辐射瞬时值计算方法

以较为精确的大气辐射传输模式为基础,研制出晴天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方案。与以往的经验计算方法不同,该方案将辐射传输带模式的思路引入地面太阳辐射计算,并尽可能将大气中吸收和散射物质对太阳辐射的影响考虑进去,从而使该方法具有较好的精确性和普适性。在此基础上采用了Kokhanovsky等人提出的大气气溶胶反射率和透过率参数化方案,使得气溶胶对地面总辐射和净辐射的影响得到较好的处理。采用的自变量都是数值预报模式或卫星观测能提供的气象要素,因此该方案即可用于数值预报模式或陆面过程模式计算地表辐射平衡,又可以利用卫星观测或再分析资料估算地面太阳能资源分布。利用美国能源部三个大气辐射观测站点2005年全年的观测资料及欧洲宇航局提供的卫星反演气溶胶资料对计算方案进行了检验。结果表明,该方法十分精确,所有点的平均相对误差都小于6%,误差的均方差都小于0.3 W•m^-2。     

太阳紫外辐射在大气中衰减的探讨

在对北京紫外辐射观测资料分析的基础上,提出了参与光化学反应的物质对太阳紫外辐射能量的吸收作用.计算表明北京地区1990年云天比晴天紫外辐射减少约为21W m-2,此值与CeSS等人的观测结果比较接近.这表明了大气中参与光化学反应的物质对光化辐射能量的吸收基本上等于云对太阳短波辐射的"异常吸收"之值.所以,在辐射传输模式、大气化学模式、气候模式中,应该考虑参与光化学反应的物质对光化辐射能量的吸收作用.