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。     

全球年平均人为热释放气候强迫的估算

利用能源经济领域具有权威性的英国石油公司(BP)世界能源统计资料和联合国人口统计资料,通过一些简单的数值计算,初步估算了人为热释放的全球气候强迫。结果表明:当前(2008年)全球年平均人为热释放的气候强迫还不是很大,约为0.031W/m2;但随着人口及能源消费总量的增加,未来人为热释放产生的全球年平均气候强迫将有可能达0.30W/m2。     

风蚀起沙的影响因子及其变化特征

以敦煌地区的戈壁和绿洲为例,对地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和风蚀起沙过程中地表土壤的粒子尺度分布及其对垂直尘粒通量的影响进行了分析研究。结果表明,地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度随土壤水分含量和植被覆盖度的增大而增大,随粒子尺度的变化是先减小后增大,在中间某一尺度处有一最小值;土壤的人工利用和管理对临界摩擦速度也有着相当大的影响,风蚀起沙过程中,地表土壤的粒子尺度分布随时间发生变化,瞬时的粒子尺度分布不同于平均的粒子尺度分布,利用前者计算得到的垂直尘粒通量对摩擦速度的变化更敏感,利用后者计算得到的垂直尘粒通量偏大。     

中国区域人为热释放的气候强迫

研究了1978～2008年中国地区及各省、市、自治区、特别行政区人为热释放造成的气候强迫与不同地区间的人口、能源消费状况和人为热释放的气候强迫的关系,并试图对未来人为热释放的气候强迫做出预估.结果表明,近30年中国地区平均人为热释放造成的气候强迫迅速增加,1978年其值约为0.07 W·m-2,但2008年则增至0.28 W·m-2.另外,中国人为热释放的气候强迫呈典型地域分布特征,华北、华东、华中和华南等经济发达地区明显高于周围其他地区,而西北地区整体上来说则很小,地区分布很不均匀.这种不均匀分布的特征,可能对区域气候、甚至全球气候造成影响.     

两种不同初始场对太阳辐射模拟效果的影响

利用2010年1,4,7和10月ECMWF和NCEP再分析资料作为初始场和边界条件,应用辐射模式系统WRF-SES2模拟了北京观象台的总辐射、散射辐射和直接辐射,并与观测值进行对比,重点分析了模式初始场云量差异对辐射模拟的影响。结果表明:(1)1,4,7和10月多数时段总辐射模拟值较观测值偏大,散射辐射模拟值较观测值偏小,总云量模拟值小于观测值,直接辐射误差分布范围较总辐射、散射辐射大。(2)多数时段采用ECMWF再分析资料作为初边值条件模拟(简称EC方案)的总辐射、直接辐射、散射辐射误差小于NCEP资料作为初边值条件模拟(简称NCEP方案)的误差,即EC方案模拟太阳短波辐射效果优于NCEP方案,这可能与ECMWF再分析资料中的云微物理量误差相对较小有关。(3)1月和4月总辐射模拟效果较好,平均绝对误差最小,其中1月两种方案误差分布范围最小,且介于-50~200 W·m-2之间,10月次之,7月稍差;1,4月和10月两种方案模拟误差较接近,而7月EC方案模拟的总辐射误差小于NCEP方案。(4)1月直接辐射模拟效果较好,4月和10月次之,7月稍差;除4月外,其他3个月EC方案模拟的直接辐射误差小于NCEP方案。(5)1月和10月散射辐射模拟效果较好,4月和7月稍差;4个月EC方案模拟的散射辐射误差小于NCEP方案。(6)EC和NCEP方案对总辐射、直接辐射和散射辐射的模拟准确率受初始场中云量模拟效果的影响较大,当总云量模拟误差较小时,总辐射的模拟误差亦相对较小。(7)在多云和有降水天气过程时,EC和NCEP方案模拟的太阳辐射误差较大,需要通过资料同化方法改进模式初始场,并对模拟结果做进一步订正。     

基于WRF模式的太阳辐射预报初步试验研究

采用中尺度气象模式WRF(Weather Research Forecast)对北京地区的太阳辐射进行了4个典型月的逐时预报试验,用南郊观象台的辐射观测数据对预报结果进行了对比分析和初步订正试验。结果表明:在现有模式条件下,5 km分辨率的短波辐射预报结果和1 km分辨率预报结果无明显差别;WRF模式对太阳辐射的预报性能在晴天较好,多云天次之,在满云或阴雨天最差;通过误差分解发现,位相偏差、系统偏差及振幅偏差在各月对均方根误差的贡献有明显差异;针对模式预报结果的系统偏差和振幅偏差。经过简单的线性订正可以较明显地改进模式预报结果;双偏订正(DBC)法比线性回归(LR)法对预报误差的改进效果略明显;仅通过简单的线性订正,位相差很难消除,需要针对位相差研究新的订正方法。     

近50年来鄂尔多斯地面太阳辐射的变化及与相关气象要素的联系

根据部分气象台站1961-2006年期间的观测资料, 分析了鄂尔多斯高原地面太阳辐射的年变化和年际变化特征, 也联系该地区云量、 降雨日数、 能见度、 沙尘暴日数和相对湿度等相关气象要素的资料的变化, 分析了该地区太阳辐射变化的可能原因以及这些变化对该地区太阳能资源利用的影响。结果表明： 鄂尔多斯高原地面太阳辐射的年变化与该地区天文辐射的变化基本一致, 夏季的云量对太阳辐射的削弱作用最强, 春季的沙尘气溶胶和较多的中高云量使该地区散射辐射的比例明显增加, 而直接辐射的比例明显减少; 近46年鄂尔多斯高原的地面太阳辐射量和直射比均呈总体减少的趋势, 但在1992年以后略微增加\.因太阳辐射变化的原因十分复杂, 进一步更深入的研究是需要的。     

沙尘暴期间戈壁沙地起沙率的观测结果

利用中日合作"风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境影响(ADEC)的研究"项目敦煌站的沙尘粒子数浓度观测资料,估算了2002年4月敦煌地区两次沙尘天气过程中戈壁沙地的起沙率和起沙量,并分析了地面起沙量(质量通量)的尺度分布。在两次强度较弱、持续时间较短的沙尘天气过程期间,戈壁沙地的平均起沙率为1.58×10-8和9.95×10-9kg·m-2·s-1,最大起沙率为2.77×10-8kg·m-2·s-1。地面沙尘释放量的73%以上为d>5.0μm的大粒子。最后讨论了起沙率与摩擦速度的关系。     

地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展

近几十年来,全球和我国大部分区域的地面太阳辐射都经历了一个从减少到增加的过程,也就是所谓的地球“变暗”到“变亮”;引起这种变化的原因复杂多样,总云量的变化无法完全解释,而气溶胶的变化则有可能在某些地区（包括中国）起着重要作用;地面太阳辐射的这种变化会产生重要的气候效应,在“变亮”的过程中有可能使温室气体的增暖效应表现得更加明显。从以上3个方面,对近几年国内外利用地面观测资料和卫星遥感资料所得到的最新研究成果进行了总结和分析,这些研究所揭示的与全球气候变化有关的基本事实也可以为我国的气候变化研究提供一定的参考和启示。