我国太阳日总辐射计算方法的研究

对全国23个站点的日照时数、日最高气温、日最低气温、太阳日总辐射量等气象要素实测资料进行统计分析,利用回归分析法建立了以日照百分率和气温日较差为主要相关因子的各地日总辐射估算模型。结果表明：除了高原站拉萨以外,推算模型的复相关系数均介于0．80～0．93之间,拟合效果较好。在春、夏季使用独立的季节模型有一定的必要性,该方法适用于我国各地太阳日总辐射的推算,     

宁夏区域太阳日辐射通量计算方法的研究

利用银川站过去5 a的太阳日辐射观测资料(1981~1985)与大气外太阳辐射、日照时数、日照长度间的相关关系,确定了区域系数as。通过对bs的取值进行敏感测试,可得到一组最佳推算太阳辐射通量的区域系数:as=0.3,bs=0.5。用此系数和太阳日辐射通量计算公式,推算了银川站1986、1987年太阳日辐射通量并用观测值进行验证,结果表明:两者之间有很好的线性相关,R2=0.94,验证了区域系数的可信度。通过对银川站2 a(1986,1987)资料的平均误差、平均偏差、平均绝对偏差和均方根偏差的计算表明,结果与国内相关报道基本一致。对宁夏永宁站1989~2000年的太阳日辐射通量用区域系数进行估算,并与银川站的实际观测资料比较,结果显示永宁站太阳日辐射通量估算值和银川站实测值间有很好的线性关系,12 a间的方差最小值R2=0.88。     

北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估

基于地面太阳短波总辐射对气溶胶光学特性和地表反照率的敏感性, 该文提出了一个评估我国气象台站总辐射资料准确度的方法。该方法选用气溶胶光学厚度和太阳天顶角较小情形下的晴天辐射资料, 从太阳直射辐射反演气溶胶光学厚度, 用于计算宽带透过率, 再从该透过率和总辐射资料反演太阳常数E0, P, 并采用E0, P对世界辐射基准 (WRR) 的偏差表示总辐射资料的不确定性。模拟结果表明:气溶胶折射率虚部和大气柱水汽含量的输入误差是两个主要的评估不确定因子。用于准确度评估的资料越多, 越有利于平滑气溶胶、水汽含量等输入参数随机误差的效应, 评估结果越合理。应用这一方法, 该文评估了2000— 2004年我国沈阳、额济纳旗、北京、乌鲁木齐、格尔木、上海和广州7个气象台站总辐射资料的准确度。7个站共有1161个太阳常数反演值, 都满足太阳天顶角余弦 (μ0) 大于0.7的条件。这些E0, P值对WRR的最大偏差为7.33%, 97.78%的E0, P值对WRR的偏差小于5%, 总平均E0, P值对WRR偏差只有-1.15 %。依据这些结果, 当μ0≥0.7时, 这些台站的晴天总辐射资料的不确定度估计为5%。     

若尔盖湿地TM影像判识特征

利用贵州省仅有的3个辐射观测站资料,比较了用日照百分率拟合与全国通用公式两种方法计算的总辐射的误差,结果表明:用日照百分率的计算方法,其月值和年值的平均相对误差的绝对值都小于10%,其效果明显优于用全国通用公式.在贵州省,太阳总辐射是随着海拔高度的增加而增加,故选择日照百分率按照海拔高度来分别拟合月总辐射的方法,利用1971～2000年的有关资料,计算了贵州省各地的总辐射,并分析了其空间分布特征.     

Simulation and Regionalization of Daily Global Solar Radiation: A Case Study in Quebec,Canada

Global solar radiation (GSR) is essential for agricultural and plant growth modelling, air and water heating analyses, and solar electric power systems. However, GSR gauging stations are scarce compared with stations for monitoring common meteorological variables such as air temperature and relative humidity. In this study, one power function, three linear regression, and three non-linear models based on an artificial neural network (ANN) are developed to extend short records of daily GSR for meteorological stations where predictors (i.e., temperature and/or relative humidity) are available. The seven models are then applied to 19 meteorological stations located across the province of Quebec (Canada). On average, the root-mean-square errors (RMSEs) for ANN-based models are 0.33–0.54?MJ?m^?2?d^?1 smaller than those for the power function and linear regression models for the same input variables, indicating that the non-linear ANN-based models are more efficient in simulating daily GSR. Regionalization potential of the seven models is also evaluated for ungauged stations where predictors are available. The power function and the three linear regression models are tested by interpolating spatially correlated at-site coefficients using universal kriging or by applying a leave-one-out calibration procedure for spatially uncorrelated at-site coefficients. Regional ANN-based models are also developed by training the model based on the leave-one-out procedure. The RMSEs for regional ANN models are 0.08–0.46?MJ?m^?2?d^?1 smaller than for other models using the same input conditions. However, the regional ANN-based models are more sensitive to new station input values compared with the other models. Maps of interpolated coefficients and regional equations of the power function and the linear regression models are provided for direct application to the study area.     

一个改进的理想大气太阳辐射计算模型

文章选取多个国外应用广泛、得到公认并且其主要的大气消减过程都有单独的透射率公式的宽广谱太阳辐射机理模型,在理想大气下将各模型的透射率(T_R、T_O、T_UM)以及直接辐射、散射辐射与精确的谱模型SMARTS逐一进行严格的比较、评述。在此基础上选取模型精确度较高的METSTAT模型,对模型中的相对光学质量、臭氧吸收透射率、均一混合气体吸收透射率等存在的缺陷和不足进行逐一修正,获得一个改进的理想大气太阳辐射模型METSTAT_M。经过严格的比较,METSTAT_M模型优于其他模型。     

起伏地形下我国太阳散射辐射分布式模拟

基于1km×1km分辨率的数字高程模型(DEM)数据,考虑了地形因子对太阳散射辐射的影响,改进了开阔度的计算模型,确定了我国气候平均情况下月散射系数的空间分布,实现了实际起伏地形下我国太阳散射辐射的分布式模拟,计算了我国范围内1km×1km分辨率1-12月气候平均太阳散射辐射的空间分布.结果表明:局地地形对太阳散射辐射空间分布的影响比较明显;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台.     

1961~2003年中国大陆地表太阳总辐射变化趋势

利用中国大陆30个气象站1961～2003年地表太阳总辐射观测数据,研究了辐射年总量和季节总量的变化趋势及其空间分布特征,并探讨了其原因。结果表明:1961～1989年中国大陆地表太阳总辐射总体呈减少趋势,减少约11%;1990～2003年间略有回升,但其均值仍比1961～1965年的均值低8.2%。大部分地区春夏两季减少明显,约占年减少量的55%～85%。对各站点观测数据的趋势分析表明,地表太阳总辐射随时间的变化大致可分为4种类型,其特征分别为:1961～2003年间持续减少(占总站点数20%);20世纪60年代初到80年代中期呈显著减少趋势,其后线性趋势不明显(占总站点数40%)或呈逐步增加趋势(占总站点数16.7%);1961～2003年间无显著变化(占总站点数23.3%)。这4种类型在空间分布上无明显的区域特征。日照时数减少是总辐射减少的主要原因,可以解释地表太阳辐射年总量变化的72%,日照时数随风速的增大而增加。     

中国地表太阳辐射再分析数据与观测的比较

利用我国地表太阳辐射台站资料和海上观测资料与同期的NCEP/NCAR, NCEP/CFSR再分析资料进行比较,检验再分析资料是否能够反映中国地区的太阳辐射特征。结果表明:1979年之前NCEP/NCAR太阳辐射资料的可信度较低,存在虚假的明显上升趋势,1979年之后两套再分析资料的可信度均较高,在我国东部和低纬度地区的可信度好于西部和高纬度地区;由逐6 h再分析数据直接计算得到的逐日太阳辐射比实际观测偏低,剔除太阳辐射为零的情况计算逐日资料更合理。在大陆地区,NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料与台站太阳辐射资料的1979—2009年共31年平均误差分别为10.37 W·m-2和-42.68 W·m-2,误差的标准差分别为12.31 W·m-2和4.19 W·m-2;在海洋区域,NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料与海上观测太阳辐射资料的平均误差分别为-161.19 W·m-2和-179.66 W·m-2,误差的标准差分别为37.07 W·m-2和35.36 W·m-2。与大陆台站资料相比,海上观测与再分析资料的误差偏大,这可能与海上观测资料较少,限制了NCEP模式的评估和改进有关。     

南宁太阳总辐射长期变化特征

利用南宁气象站1961-2009年太阳辐射观测资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验等方法对近49年来太阳辐射变化的主要特征进行了分析。结果表明,近49年来年太阳总辐射呈弱下降趋势,下降突变点为1964年,线性下降速率为28.9 (MJ/m²) /10a,其中下降主要发生在1961-1992年,1993年后显著增加;春、秋和冬季太阳总辐射变化趋势和全年相似,夏季则呈弱增加趋势。分析表明,总云量和表征气溶胶多少的能见度是影响太阳总辐射变化的主要气象因子。     

Interdecadal Variability in Surface Solar Radiation over Northwest China and Its Possible Cause

The present study investigates the interdecadal variability of seasonal mean surface solar radiation over Northwest China using station observations from 1961-2003. Spring and summer surface solar radiation over Northwest China was lower in the late 1970s through 1990s than in the 1960s through the mid-1970s, and fall and winter surface solar radiation displayed similar patterns. These results indicate that the decrease in spring and summer surface solar radiation may be associated with increased low-cloud cover over Northwest China. Rainfall anomalies were closely related to the low-cloud cover over Northwest China and with the Northern Hemisphere circumglobal teleconnection in spring, summer, and winter.     

利用TOVS资料计算我国东南地区的太阳直接辐射和散射辐射

根据多次散射理论--离散纵标法，将极轨卫星产品资料（TOVS资料）作为初始资料，利用中分辨率大气传输模式MODTRAN3分别计算出晴空和有云情况下5个层次的观测波段的太阳直接辐射和散射辐射，与国家一级探空探测的大气温、湿廓线计算出的辐射值进行比较。发现晴空状况下基本一致，有云时存在一定误差，表明由卫星的TOVS资料估算我国东部地区的晴空辐射资料，可以弥补我国辐射资料的不足。     

1961～2007年西北地区地面太阳辐射长期变化特征研究

利用西北地区16个甲级辐射站1961～2007年的总辐射资料,和1961～1992年的直接辐射、散射辐射资料,研究该地区地面太阳辐射的长期变化特征。发现,从1961～2007年总辐射的长期变化经历了"维持"、"变暗"、"变亮"和"回落"4个阶段。其中从70年代至80年代中期总辐射持续"变暗",之后开始转折"变亮"。"变亮"过程持续到90年代中期基本停止,之后振荡"回落"。各个季节总辐射的长期变化都表现出"变暗"和"变亮"这两个明显特征,其中冬季的"变暗"过程持续时间最长,"变亮"过程持续时间最短。从1961～1992年,直接辐射的变化过程为先下降后回升,散射辐射则是先上升后下降,两者的变化趋势和相对幅度决定了总辐射在不同阶段的变化趋势。60年代至80年代中期是西北地区直接辐射下降的主要时期,直接辐射和日照时数的下降过程具有地域性和季节性差异,表现为省会城市和冬季的下降百分率最显著。这种特征表明气溶胶排放的增加或许是影响该地区直接辐射和日照时数减小的因子之一。     

银川市太阳总辐射对气候变化的影响分析

对银川市1961~2004年的实测太阳总辐射资料分析表明,银川市的太阳总辐射40年来呈逐渐减少的趋势。方差分析表明,银川市的太阳总辐射突变点出现在1980年,此前银川处于相对偏多的时段,此后虽然在20世纪80年代后期有一次明显波动,但总体上呈下降趋势,银川处于相对偏少的时段,突变后比突变前平均年总辐射量减少了295.41 MJ/(m2.a)。银川市各月总辐射减少幅度不同,9月减少幅度最大,4月减少幅度最小。日照时数的变化趋势与太阳总辐射的变化趋势一致。分析其对气候的影响可知,银川市总辐射和年平均气温、夏季降水量呈负相关,与年蒸发量呈正相关,呈线性趋势。若总辐射减少100 MJ/(m2.a),年平均气温将升高0.15℃,5~9月降水量将增加6 mm,蒸发量将减少18 mm。     

华东三市能见度、气溶胶和太阳辐射变化特征

利用南京、杭州和合肥3个台站1961-2001年能见度和水汽压资料,反演3个城市0.55 μm气溶胶光学厚度(AOD),并据此分析了这3个城市的能见度和气溶胶光学厚度的变化特征;利用太阳辐射资料分析太阳辐射变化特征,并与气溶胶光学厚度变化特征作对比.结果表明,在1961-2001年间,这3个城市的能见度呈现明显下降的趋势,南京和杭州下降最快,合肥下降较慢,并且具有明显的季节性差异,夏季最大,冬季最小.气溶胶光学厚度则呈现上升趋势,增加最快的是南京,最慢的是合肥.按季节划分来看,春夏较高,秋冬较低.1990年之前,这3个地区的总辐射和直接辐射都呈现明显的下降趋势,散射辐射的变化趋势不显著,而1990年后,南京与合肥的总辐射略有回升.辐射季节总量按由多到少依次是夏季、春季、秋季和冬季.气溶胶光学厚度与直接辐射间有较好的负相关性.     

我国散射辐射的气候计算方法及其分布特征

使用全国６４个日射站的散射辐射资料，首先计算与建立了各地１月、４月、７月和１０月的月散射辐射值与总云量、日照百分率之间的相关系数与经验关系式，并对经验关系式进行了方差检验。该经验关系式为：Ｄ＝Ｑ０（ｓ１＋０．０１）（ａ＋ｂＮ）。应用该经验关系式和２００多个地面气象站的资料，计算了各地的１月、４月、７月和１０月的散射辐射值。最后对我国四季散射辐射的分布及其年变化作简要的分析。     

我国南方中东部地区地面太阳总辐射变化规律

为进一步探讨我国地面太阳辐射的变化规律及其原因,选择我国南方中东部地区,利用该区域1961—2007年33个站点的地面太阳总辐射资料,结合云量、大气水汽含量和能见度等观测资料,综合研究该区域地面太阳总辐射的变化规律及其原因。结果表明:1961—1989年,我国南方中东部地区地面太阳总辐射呈下降趋势,之后发生逆转,1995年后其变化趋于缓和,1961—2007年总体呈现变暗—变亮—变缓的趋势。究其原因,该区域云量平均值由峰入谷、云量下降速率由快变慢可能是产生此变化趋势的原因之一;其次,20世纪80年代到21世纪初,气溶胶光学厚度上升趋势减缓,气溶胶地面辐射强迫变化趋于缓和,某些区域甚至出现下降,也导致部分站点地面太阳总辐射由暗变亮。     

南宁市太阳能日辐射估算方法探讨

根据南宁市1995～2003年9a的逐日太阳总辐射资料，建立了用其他气象要素估算不同季节太阳总辐射量的经验公式，并对其进行了验证。     

南宁市太阳能日辐射估算方法探讨

根据南宁市1995~2003年9a的逐日太阳总辐射资料,建立了用其他气象要素估算不同季节太阳总辐射量的经验公式,并对其进行了验证。     

青海高原太阳辐射时空分布特征

对西宁莫家泉湾和玉树辐射观测站的资料分别进行了订正和插补,对青海省太阳辐射的空间分布、年际变化进行了系统研究。结果表明：青海省年总辐射量高,总的分布趋势西高东低;20世纪70年代是总辐射高值时期,而80年代处于明显的低值时期,80年代末期至90年代初期有所回升,但90年代中期后处于下降状态。70年代的高值期和80年代低值期的出现与该时段青海省云雨状况和全球重大火山喷发事件密切相关,火山喷发是导致80年代总辐射量减少的重要原因。