兴隆地区光合有效辐射计算方法

2005年9月11日至2006年9月2日,在河北省兴隆县对太阳辐射（光合有效辐射SPAN、可见光辐射SVIS、总辐射Q等）、气象参数进行了4次综合观测,初步得到了SAR、SVIS等的变化特征。小时累计之比SPAN／Q、SVIS／Q、SPAR／SVIS。相对稳定,其平均值分别为2．03mol／MJ、0．42、4．89mol／MJ,同时它们都表现出明显的日、逐日、季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了实际天气计算SPAR、SVIS的经验公式及SPAR与SVIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。在考虑水汽和散射因子时,SPAR、SVIS计算值与观测值的相对偏差分别为13．3％、12．1％。限于实际情况,也可以只考虑水汽因子,此时,SPAR和SVIS的相对偏差分别为13．8％、12．4％。对于SPAR、SVIS的传输和计算来说,水汽因子具有重要作用,气溶胶因子的作用虽弱于水汽因子,但仍需考虑。     

香河地区光合有效辐射的测量和计算

2004年9月12日—2006年10月31日,在河北省香河县对太阳辐射（包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS和总辐射Q等）、气象参数等进行了综合测量,初步得到了PAR、VIS等的变化特征。观测表明,小时累计之比PAR/Q、VIS/Q、PAR/VIS相对稳定,2004—2006年的平均值分别为2.164、0.434 mol•MJ-1和4.967 mol•MJ-1,同时它们表现出明显的日、逐日和季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了实际天气条件计算PAR、VIS小时累计值的经验公式以及PAR与VIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。在考虑水汽和散射因子时,PAR、VIS计算值与观测值的相对偏差分别为9.9%和10.8%。限于实际情况,也可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS小时累计值,它们的相对偏差分别为11.1%和11.8%。对于PAR、VIS的传输和计算来说,水汽因子的作用至关重要。散射因子的作用虽然弱于水汽因子,但它的作用不容忽视。     

禹城地区光合有效辐射的计算方法

利用2005年7月-2006年10月在山东禹城对太阳辐射（包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS、总辐射Q等）、气象要素等进行的4次综合观测资料,初步得到了朋R,VIS的日、季节变化特征并对其进行了分析,结果表明：各辐射的小时累计之比vIS／Q,PAR／Q,PAR／VIS相对稳定,其平均值分别为0．39,1．95（mol／MJ）,4．97（mol／MJ）,但它们均有明显的日、逐日、季节变化,并受水汽、气溶胶、云等因素的影响。同时建立了实际天气PAR,VIS的小时累计经验公式及其转换关系,计算值与观测值均比较接近。当考虑水汽和散射因子时,PAR,VIS的计算值与观测值的相对偏差分别为11．1％,10．6％。限于实际情况,可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS的小时累计值,它们的相对偏差分别为13．3％,12．6％。水汽因子对于PAR,VIS的传输和计算具有重要作用。     

香河地区光合有效辐射观测分析研究

利用中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测实验站(39°47′N,116°57′E)2004年10月至2005年12月共15个月的太阳辐射观测资料,分析了该地区光合有效辐射与太阳总辐射比值的(PAR/Rs)日变化和季节变化特征,得出月平均PAR/Rs值变化范围在1.808~2.048μE.J-1之间,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季,年平均值为1.948μE.J-1。提出了一个利用太阳总辐射观测值计算光合有效辐射瞬时值的参数化算式,用该算式计算得到的PAR与实际观测值的均方根误差为19.28μE.m-2.s-1,有96%的计算值与观测值偏差在±10%以内。比较了香河地区与太湖地区、额济纳地区光合有效辐射瞬时最大值、小时累积最大值及日累积最大值的差异。     

贵州坡地光合有效辐射的特征分析

根据光合有效辐射的气候学计算方法，分析了我省坡地光合有效辐射的时空分布特征。结果表明，省内各地的光合有效辐射值无论在地域分布上还是在季节分配上均存在较大差异，在实际应用中必须引起注意。     

三江平原地区光合有效辐射观测研究

利用2005~2011年的太阳辐射观测资料分析三江平原地区光合有效辐射(Qp)的时间变化特征及其与总辐射(Rs)比值(Qp/Rs)的变化规律,结果表明,Qp与Rs具有相同的季节变化特征;Qp日累计值的变化范围为60.47~0.11 mol m-2 d-1,年均值为23.76 mol m-2 d-1。Qp/Rs的变化范围为1.52~2.07 mol MJ-1,年均值为1.91 mol MJ-1。Qp/Rs和Qp季节变化一致,两者都是夏季最大,春秋次之,冬季最小。通过利用2011年的Qp观测数据、大气质量数与晴空指数的相互关系,建立了适合于估量三江地区Qp的经验方程,估算值与观测值的相对误差在5.7%以内。     

以能量观点研究可见光辐射在大气中的衰减

2004年9月至2006年10月,在华北地区的4个站开展了太阳辐射、气象参数等的综合测量,得到了可见光辐射QVIS、总辐射Q等的变化特征。水汽和散射因子对QVIS/Q有明显的影响,同时对QVIS也有明显的作用。基于能量观点,建立了实际天气QVIS小时累计值(时累)的经验模式,得到了较好的计算结果。水汽因子对于QVIS在大气中的传输有一定的作用,应该给予足够重视。计算表明,华北地区受水汽因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为8.78W·m-2和4.24%,受散射因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为171.91W·m-2和95.76%。华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中的QVIS分别为16.54W·m-2和311.07W·m-2,这一能量损失有季节变化和区域差别。敏感性实验表明,到达地面的QVIS对水汽因子、散射因子的变化有不同的响应,QVIS对散射因子的变化比对水汽因子的变化更为敏感。水汽因子与可见光辐射之间的关系密切,水汽因子项的真正含义应该是大气中的各种物质成分(气、液、固态)对可见光辐射直接和间接(通过化学和光化学反应,包括均相和非均相过程)利用的总和。利用QVIS经验模式计算了大气顶的QVIS,其计算误差为3.5%。在目前及未来研究中,应重视和考虑消耗于大气中的这部分与水汽有关的能量。采用能量观点与实测资料相配合来理解和探索大气中的物理化学过程和规律是一种有效、实用的方法。     

基于日照时数的光合有效辐射估算方法研究

区域日序、时序光合有效辐射的准确估算是揭示区域农林产量、品质形成机理不可或缺的数据源.基于广西武鸣2018年10月1日至2020年3月31日地表太阳总辐射、光合有效辐射等观测数据,统计分析了日序及其各时次地表太阳总辐射、光合有效辐射曝辐量与其对应的日照的变化关系.结果 表明,日序及其各时次的晴空指数与其对应的日照百分率呈现二阶函数变化,而日序及其各时次的光合有效系数与其对应的晴空指数的自然对数呈现良好的线性变化关系,尤以农作物、林果等主要生长季的4-11月期间效果最佳.由此而构建的基于日照时数的日序及其时次光合有效辐射估算模型,对弥补农林产量、品质构成的光合作用影响机理研究等所需的基础数据源有非常重要意义.     

太阳紫外/光合有效辐射表标定方法探讨

平流层臭氧层变薄导致地面紫外辐射增加,紫外辐射的生态、气候学及环境效应使太阳紫外辐射的观测研究逐渐成为辐射研究的前沿问题。地基紫外辐射联网观测是获得紫外辐射时空分布的基础,而定期进行辐射表的标定是获取正确的、具有可比性的观测数据的基本保证。利用USB2000紫外/可见辐射光谱仪,采用标准灯传递能量的标定方法建立了紫外辐射表和光合有效辐射表标定系统,标定后的紫外辐射表不确定度为5%,光合有效辐射表不确定度为5%,能够很好地满足世界气象组织标准。该标定方法简单易行、运行费用低且精度较高,能够很好地进行中国辐射观测网中紫外与光合有效辐射表的标定工作。     

Measurements and estimations of photosynthetically active radiation in Beijing

The measurements of the photosynthetic photon flux density (Q_p) and other solar components have been in Beijing for 2-year period. The Q_p, broadband solar radiation (R_s) and the PAR fraction (Q_p / R_s) showed similar seasonal features that peaked in value during the Summer and reached their lowest value during the Winter. The PAR fraction ranged from 1.68 E M J^− 1 (Winter) to 1.98 E M J^− 1 (Summer) with an annual mean value of 1.83 E M J^− 1. The analysis of the hourly values also revealed a diurnal pattern, with higher values of Q_p and R_s being observed around noon. The PAR fraction increased from 1.78 to 1.89 μE J^− 1 (hourly values), as the sky conditions changed from clear to cloudy. The monthly mean hourly PAR fraction also revealed a diurnal variation, however, with lower values being observed around noon during most months. In November, the diurnal variations showed an opposite feature in comparison with other months. This is mainly attributed to the diurnal variations in the water vapor concentration.Two models were developed to estimate Q_p from R_s. The models consisted of atmospheric parameters that were found to cause substantial changes to the PAR fraction, such as sky clearness, brightness and path length. The estimated Q_p obtained via different equations was much closer to the observed values, with relative errors below 20% in Beijing. The Q_p and R_s data collected at three stations with featuring different climate types from within Beijing were used for verifying the transferability of the models. The correlation coefficients between the measured and estimated Q_p values decreased at these stations, and the relative error increased. This indicates that the estimation models need to be modified accordingly for the local climatic conditions.     

北方玉米冠层光合有效辐射垂直分布及影响因子分析

玉米冠层内光合有效辐射(PAR)的大小直接影响冠层内叶片的光合作用,进而影响玉米净第一性生产力或作物产量的准确评估。为弄清玉米冠层内光合有效辐射的分布规律及其影响因子,基于锦州玉米农田生态系统于2006年生育期的光合有效辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,对玉米冠层光合有效辐射的垂直分布特征及其影响因子进行了分析。结果表明:玉米冠层内不同垂直层次叶片的PAR分布随生育期变化显著,与叶面积指数呈显著的负相关(R2=0.89);玉米冠层光合有效辐射的消光系数K值在生育期呈动态变化,约为0.76,且表现为苗期较大、生育后期较小。分析表明,在进行光合有效辐射及与此密切相关的光合作用模拟时,应考虑消光系数的动态变化。     

北方玉米冠层光合有效辐射垂直分布及影响因子分析

玉米冠层内光合有效辐射（PAR）的大小直接影响冠层内叶片的光合作用,进而影响玉米净第一性生产力或作物产量的准确评估。为弄清玉米冠层内光合有效辐射的分布规律及其影响因子,基于锦州玉米农田生态系统于2006年生育期的光合有效辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,对玉米冠层光合有效辐射的垂直分布特征及其影响因子进行了分析。结果表明：玉米冠层内不同垂直层次叶片的PAR分布随生育期变化显著,与叶面积指数呈显著的负相关（R2=0.89）;玉米冠层光合有效辐射的消光系数K值在生育期呈动态变化,约为0.76,且表现为苗期较大、生育后期较小。分析表明,在进行光合有效辐射及与此密切相关的光合作用模拟时,应考虑消光系数的动态变化。     

Asymmetric changes of photosynthetically active radiation and light utilization efficiency during the maize growing season in North China

Theoretical and Applied Climatology - Global solar radiation has exhibited complicated changes with significant temporal and regional variations, while greater crop light utilization efficiency...     

Analysis of photosynthetically active radiation and applied parameterization model for estimating of PAR in the North China Plain

As photosynthetically active radiation (PAR) variability and PAR estimating methods play an important role in climate change and ecological process research, PAR variation trends and broadband global solar radiation (R _s ) ratios (PAR/R _s ) in the North China Plain (NCP) are examined using in situ PAR and R _s observed data for 2005 to 2011. The annual average PAR value found in the NCP is 22.9 mol m^?2 d^?1. The highest and lowest values were recorded at Changwu and Luancheng sites, respectively. The highest PAR/R _s value was found in Jiaozhouwan due to large water vapor volumes present in this area. PAR/R _s levels have increased in the NCP due to a decrease in fine aerosols and increase in water vapor concentration. From these analysis results, a parameterization model that can be applied to all sky conditions was checked. Empirical estimation model comparisons for obtaining PAR values indicate that model was least accurate when R _s was used independently. When the model included R _s, the clearness index (K _s) and the solar zenith angle, the model estimated PAR values with acceptable accuracy. A parameterization model was constructed by considering K _s and attenuation factors of PAR under clear weather conditions (ρ _clear). The improved parameterization model more accurately predicts values for local sites and for various observation sites.     

中国不同时间尺度地表太阳总辐射估算研究

利用全国95个气象站点逐日地表太阳总辐射和日照时数资料,通过最小二乘法拟合回归建立地表太阳总辐射气候学计算模型。通过对比分析以日值和月值为起点的地表太阳总辐射计算模型的精度,确定了全国不同省份和区域的不同时间尺度（月、季节、生长季和年）地表太阳总辐射计算模型,并探讨了经验系数a、b值的分布及变化特征。结果表明,以日值和月值为起点建立的月、四季、生长季和年地表太阳总辐射计算模型精度无显著性差异,相对误差均低于8.5%,但以日值为起点的计算模型a、b值变异性更小。在以日值为起点建立计算模型的前提下,全国各地a、b值自西北部向南部减小,且从四季到生长季再到年尺度,随着时间尺度增大,a、b值振幅减小。根据不同省份年地表太阳总辐射计算模型经验系数a、b值,全国可划分为新甘蒙地区、青藏高原地区和中东部地区3个区域,分别确定了每个区域四季、生长季和年尺度下地表太阳总辐射计算模型。各区域不同时间尺度地表太阳总辐射计算模型均通过了显著性检验（p<0.01）,其中青藏高原地区和新甘蒙地区模型相对误差低于8.0%,模拟精度较高。     

华北一次西南涡暴雨过程的诊断分析

利用一日4次1°×1°的NCEP再分析资料和常规观测资料,分析了2010年7月19日发生在华北地区的西南涡暴雨过程。结果表明：此次暴雨过程是不同尺度系统共同影响的结果,低空急流将水汽源源不断地向暴雨区输送,云水含量大值区与强上升运动和强降水时段有较好的对应关系,高、低空急流的耦合作用促进了上升运动,暴雨期间对流层低层有自南向北发展的高能舌维持,存在对流性不稳定层结,上升运动自低层向上发展,将低层的暖湿空气向上输送,使得大量的不稳定能量释放,为暴雨区提供了持续的能量。