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。     

中国大气有效辐射的气候计算及其分布

应用１９７９年５－８月季风试验期间印度８个陆地辐射探空站资料，通过多种方案试验，得出适用于各种云量条件下各等压面大气有效辐射的气候计算式，并计算和讨论了全国１０４站５００ｈＰａ大气有效辐射的时空分布特征。     

太阳总辐射最佳倾角的时空分布

本文根据倾斜面上太阳总辐最佳倾角的角析表示式，利用平均太阳总辐射和直接辐月总量以及实际地表面反射率，计算分析了我国各月最佳倾角和最佳总辐射比的时空变化特征。同时对用天空散射辐射各同性模式计算倾斜面上总辐日总量的适用性问题亦作了简要讨论。     

河北省太阳总辐射经验系数两种气候学计算方法的比较分析

利用河北省周边8个日射站逐月日照百分率资料和太阳总辐射资料,采用最小二乘法拟合经验系数a、b,然后分别通过纬度分区和反距离权重插值两种方法得到河北省142个测站的经验系数a、b,并据此求出河北省内四个具有辐射观测数据台站的总辐射值,对比分析了实测值与不同经验系数下总辐射估算值之间的差异。结果表明：纬度分区和反距离权重插值两种方法所建立的太阳总辐射量估算公式的模拟精度总体差别不大,但采用纬度分区法所得的经验系数,在计算太阳辐射年总量时与实际观测值更为接近,因此建议采用纬度分区法计算河北省各地太阳总辐射量。     

晴天太阳总辐射的参数化及气候计算

在文献［１］基础上，根据北京、拉萨等站１７３５次实测资料，进一步讨论了应用别尔梁德理论式Ｑｏ＝Ｉｏｓｉｎｈ／１＋ｆｍ作晴天总辐射参数化的可能性。提出了ｆ 的新参数化方案。与原方案相比，保持较高拟合精度外，新方案的普适性更好。按本方案计算的各地晴天总辐射廓线形式，与国内外地面和飞艇探测结果一致。对青藏高原６站所作晴天总辐射气候计算也与实例值相符。     

和静县太阳总辐射计算及太阳能资源评估

基于焉耆国家基准气候站1993-2012年逐月太阳总辐射和日照观测资料以及和静、巴音布鲁克1961-2012年月日照百分率资料,建立回归分析方程,推算和静县山区及平原地区逐月的太阳总辐射,对比分析了和静县山区及平原地区太阳总辐射变化特征,从太阳能资源丰富度、资源稳定性及可利用价值等方面对和静县太阳能资源状况进行评估。结果表明：1961-2012年和静县平原及山区太阳总辐射均呈减少的趋势,平原地区7月太阳总辐射最多,山区5月最多,最少值均出现在1月;平原地区属太阳能资源很丰富区,山区为丰富区;平原地区及山区太阳能资源均较稳定;平原地区年平均可利用太阳辐射的天数为286 d,山区为267 d;平原和山区一天中上午和中午是最有利的利用时段。     

太阳总辐射表校准方法比较

介绍了5种总辐射表的校准方法,比较了这些方法的优点和不足。针对不同等级的总辐射表,采用不同的校准方法,对其进行量值传递,以满足不同用户的需求。通过对不同方法的对比试验,结果表明遮/不遮法校准的总辐射表灵敏度的准确度优于成分和法,而成分和法优于平行比对法,以人工光源校准误差最大。我国总辐射表的校准以太阳为光源,按WMO的规定在仪器的正常使用状态下进行。使用遮/不遮法校准国家散射辐射测量标准,用成分和法校准省级工作级标准总辐射表,用平行比对法校准台站用工作级总辐射表,确保了太阳辐射观测数据的准确可靠。     

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。     

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。     

利用卫星资料试作青藏高原地表净辐射场的气候反演

利用 ERBE和 ISCCP卫星辐射及总云量资料 ,结合已提出的地表短波吸收辐射 ,大气逆辐射以及地表长波辐射的气候反演方法 ,计算出 2 5°～ 4 0°N,75°～ 95°E间 2 .5°× 2 .5°经纬度网络点及高原 63个站点的各月平均地表净辐射 ,绘制出其在高原的分布图 ,揭示其时空分布特征。     

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(GIS)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。     

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。     

基于DEM的四川省地面气象台站地形特征分析

利用DEM资料,获取四川省地面气象台站的海拔高度并进行精度验证,在此基础上,进一步提取台站所处的坡度、坡向、地形粗糙度特征进行分析。结果表明：DEM数据能较为精确地反映四川气象台站的地形高度,具有较高的适用性。通过分析国家站、区域考核站和非考核站的台站地形特征发现,3种站网类型均主要分布在低海拔地区,且在500 m左右地区最密集,国家站分布相对均匀。3种站网类型台站所处坡度主要分布在0°~15°,且在缓斜坡地形最为集中,国家站较区域站分布均匀。3种台站类型在阳坡、阴坡、东坡和西坡各坡向站点分布比较一致,超过81%的台站地形粗糙度在1.05°之内,国家站地势相对平缓。总之,国家站较区域考核和非考核站更具有区域代表性。     

基于熵值法的四川省综合气候舒适度订正

基于近50 a四川省33个国家地面气象站的逐日观测资料,利用熵值法、距离法和百分位法,针对不同台站的海拔差异,对四川省气候舒适度进行了有效订正,并建立了气候舒适度指数在不同季节的预报模型。结果表明：（1）从未订正的综合气候舒适度指数看,除川西高原部分地区外,春、秋季四川省均为较舒适或舒适;除盆地东部部分地区外,夏季四川省由于天气凉爽,气候舒适度较好;冬季四川省气候普遍偏冷,大部分地区较不舒适;春、秋和冬季舒适地区多集中在四川盆地。（2）海拔高度对气候舒适度影响较大,海拔订正后的综合气候舒适度指数总体呈由高原山地向盆地逐渐增大的分布特征,即人体感觉由高海拔到低海拔变得逐渐舒适,达州万源市为四川省春、夏、秋季人体体感最舒适地区。（3）不同季节气候舒适度的影响因素存在显著差异,必须对应选取适宜的物理因子构建预报模型。     

四川地区地震与降水量的统计分析

利用四川省1961-2008年降水量资料,分析了四川地区近40年Ms6.0级以上地震前后震中区附近的降水量变化特征,同时分析了2008年5月四川汶川特大地震前的降水量变化特征,并利用地震前后降水量变化的统计特征,研究了未来几个月汶川附近地区降水量的可能变化。研究结果表明：地震前约半年,月降水量距平百分率呈减小的趋势;地震后约半年,月降水量距平百分率呈增加的趋势,并且,地震后月降水距平百分率大都大于地震前。汶川特大地震前5个月,其附近地区月降水量距平百分率呈减小的趋势,如果该区5月降水量距平百分率大于零,未来几个月,汶川附近的降水总量将可能高于历史同期。     

CFD方法在贵州分散式风电场资源评估中的应用研究

该文采用CFD软件Meteodyn WT,对贵州中部某分散式风电场进行模拟,模拟时段为2013年1-12月,水平分辨率100 m,垂直分辨率10 m,通过对比实测资料与模拟数据,研究基于CFD的数值模拟方法对复杂地形风能资源数值模拟的适用性,探索其服务于分散式风电开发发展规划制定的可行性.研究结果表明该方法应用于贵州复杂地形是可行的,在没有测风塔观测或者测风塔资料较少的情况下,可得到高分辨率的区域风能资源分布,为分散式风电发展规划的制定和风电场前期建设的选址提供科学依据.     

内蒙古赤峰市太阳能资源评估与开发潜力分析

清洁能源的开发利用已成为当前能源发展的重要途径。为了客观评价赤峰市太阳能资源的储量与开发潜力,利用赤峰市14个国家气象观测站1986—2015年的日照时数资料,采用GIS技术和气候学方法,分析了当地太阳能资源的储量和稳定程度。结果表明:赤峰市太阳能资源储量丰富,年总辐射量在5600.78~6262.45 MJ/m²,平均为6025.16 MJ/m²,属于太阳能资源很丰富区且非常稳定,但太阳能资源的空间差异非常显著,特别在西部和北部的多山地区表现尤为明显。基于地形的太阳能资源开发适宜性区划分析表明,次适宜开发的面积最高达41.4%,最适宜和次适宜开发的总面积占全市面积的76.8%。同时考虑开发建设成本及环境保护因素,适合太阳能开发建设的草地和裸地,在最适宜和次适宜开发利用类别中占比分别达26.4%和30.7%,因此,赤峰市太阳能资源开发利用潜力巨大。     

基于通用热气候指数的四川省舒适度区划研究

利用四川省156个国家气象站1980~2020年逐日观测资料、2018~2020年逐时观测资料和3DCloudA总云量格点数据,计算逐日和逐时通用热气候指数（Universal Thermal Climate Index,UTCI）,以UTCI介于9~26℃为室外热环境舒适状态的判定标准,在统计分析各站点年均UTCI值、年均舒适日数、月均舒适日数及日均舒适小时数的基础上,研究了四川地区舒适度区划。结果表明：盆地大部分地区为夜间舒适和春秋舒适;阿坝州南部、甘孜州西部和凉山州北部为日间舒适和夏季舒适;攀西地区南部总体呈现全天和冬季舒适的特征;甘孜州北部、中部和阿坝州北部均表现为人体不舒适的特征。     

一次冰雹天气的数值模拟及地形敏感性试验研究

利用中尺度模式对2020年3月23日贵州一次强冰雹天气过程进行了数值模拟研究,并与观测的雷达回波、卫星反演结果和冰雹落区进行比较,在此基础上探讨了地形对冰雹云的影响。地形敏感性试验结果表明,地形的变化会改变降雹的空间分布,地形增高会导致贵州西部偏南风增强,加强辐合,降雹前期垂直速度迅速升高,输送更多的过冷水,使雪晶、霰含量增加,有利于雹云的发展增强和冰雹的形成,使地面累积降雹量增加,地形降低反之。