影响太阳总辐射各主要因子的分析

本文通过分析北京地区１９９０年１－１２月晴天与实际天气条件下的太阳辐射和常规气象观测资料，得到了描述晴天和实际天气条件下的太阳总辐射的一种关系式，并着重分析了影响到达地面的太阳总辐射各因子的主次作用。     

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。     

1979～1996年期间北京地区太阳紫外总辐射的变化趋势

对实际天气条件下北京地区1990年1月至1992年8月太阳辐射观测资料进行了详细的分析,得到了实际天气条件下到达地面的太阳紫外总辐射的计算公式。结果表明,计算值与观测值吻合得比较好。最后,利用此公式计算了北京地区1979年1月～1996年6月的太阳紫外总辐射,并讨论了1979～1996年北京地区太阳紫外总辐射的变化趋势。     

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。     

南海中部的太阳总辐射特征研究

通过对南海中部的永兴岛的太阳总辐射观测资料进行分析，得出了关于南海中部的太阳总辐射特点的一些基本结论：大气的晴空透射率约为0．75；1990年代末期，3年平均云影响了约28％的最大可能总辐射能量；总辐射年平均值约为6763．7MJ／m^2a；3—8月月平均总辐射量维持在650MJ／m^2m左右，8～12月为下降阶段，1—3月为上升阶段。     

从太阳总辐射信息反演云光学厚度的理论研究

本文从理论上探讨了从全波段太阳总辐射信息反演云光学厚度的一个新方法，并分析了引起云光学厚度解的误差的主要因子。理论分析和数值试验表明，在大气满足水平均一的条件下，本方法的云光学厚度解的精度主要取决于气溶胶光学特性的确定误差，如果气溶胶光学厚度的误差在30%以内，或折射率虚部的误差在0.02以内，云光学厚度解的误差一般在15%以内。本文还发展了一个二层模式的半经验的δ-Eddington近似，其精度优于Eddington和δ-Eddington近似，而且无须知道云和气溶胶消光系数的垂直分布，适用于本反演算法。     

甘肃省太阳总辐射气候学计算

利用甘肃省及其邻近省份的７个日射站１９８２－１９８６年资料和Ｑ＝Ｑ＿０（ａ＋ｂ·Ｓ）关系式，起始值Ｑ＿０取理想大气太阳辐射月平均值，得到甘肃省不同气候区太阳总辐射的经验计算公式。并通过计算分析，说明辐射经验公式的计算精度有时间局限性；在经验公式回归时，似乎将年降雨量和降雨时间分布大致相同的）也区放在一起处理比较合适，并讨论了其原因。     

太阳总辐射气候学计算及其特征分析

利用气候学计算方法 ,得到近40a灯塔太阳总辐射资料 ;在此基础上 ,分年、春、夏、秋、冬、生长季 6个时段 ,系统分析了当地太阳总辐射的分布特征。     

修文县太阳总辐射计算与分析

利用修文县1963—2010年日照百分率,采用日照百分率拟合公式,计算得出修文的日照总辐射,结果表明修文的年太阳总辐射在3 077.57~4 010.6 m J·m-2之间。并在此基础上分析修文总辐射的分布特征如下:从年际变化趋势来看,修文年太阳辐射呈下降趋势,但变化不大,每年的下降幅度为3.3 m J·m-2;从月际变化趋势来看,修文太阳总辐射随月份变化曲线呈抛物线形,1—7月辐射逐渐增强,7—12月辐射逐渐减弱,7月辐射最强,1月辐射最弱;修文属于太阳辐射较贫乏带;云量的增多是年辐射减少的主要因素。     

黔西南州太阳总辐射计算及其分布

探讨了在无辐射站的情况下,使用效果较好的经验公式(Q q)=(Q q)0(a bs)来间接计算黔西南州太阳总辐射,在拟合经验系数时,考虑黔西南州的气候特点和地理位置等,采用昆明和贵阳的实测辐射值拟合经验系数;经验系数的确定不但与气候带有关,还与季节有关,因而拟合了12个月的经验系数,计算精度大大提高。并计算黔西南州1970—2005年逐年逐月太阳总辐射值,发现其太阳总辐射值在4217.18~4660.54M Jm-2之间,太阳能资源位于贵州省前列,具有较大的开发利用潜力。     

Influence of the total atmospheric optical depth and cloud cover on solar irradiance components

Broadband solar irradiance data obtained in the spectral range 400–940 nm at Kwangju, South Korea from 1999–2000 have been analyzed to investigate the effects of cloud cover and atmospheric optical depth on solar radiation components. Results from measurements indicate that the percentage of direct and diffuse horizontal components of solar irradiance depend largely on total optical depth (TOD) and cloud cover. During summer and spring, the percentages of diffuse solar irradiance relative to the global irradiance were 5.0% and 4.9% as compared to 2.2% and 3.0% during winter and autumn. The diffuse solar irradiance is higher than the direct in spring and summer by 24.2%, and 40.6%, respectively, which may largely be attributed to the attenuation (scattering) of radiation by heavy dust pollution and large cloud amount. In cloud-free conditions with cloud cover ≤2/10, the fraction of the direct and diffuse components were 66.0% and 34.0%, respectively, with a mean daily global irradiance value of 7.92±2.91 MJ m⁻² day⁻¹. However, under cloudy conditions (with cloud cover ≥8/10), the diffuse and direct fractions were 97.9% and 2.2% of the global component, respectively. The annual mean TOD under cloudless conditions (cloud cover≤2/10) yields 0.74±0.33 and increased to as much as 3.15±0.67 under cloudy conditions with cloud amount ≥8/10. An empirical formula is derived for estimating the diffuse and direct components of horizontal solar irradiance by considering the total atmospheric optical depth (TOD). Results from statistical models are shown for the estimation of solar irradiance components as a function of TOD with sufficient accuracy as indicated by low standard error for each solar zenith angle (SZA).     

A study of aerosol particle sizes in the atmosphere of Athens, Greece, retrieved from solar spectral measurements

This work aims at determining the aerosol particle radii in the atmosphere of Athens. Such a work is carried out in Athens for the first time. For this purpose, solar spectral direct-beam irradiance measurements were used in the spectral range 310–575 nm. To estimate the particle radius from aerosol optical depth retrieval, a minimization technique was employed based on the golden-section search of the difference between experimental and theoretical values of the aerosol optical depth. The necessary Mie computations were performed based on the algorithm LVEC.In this study, the mean particle radius of a given distribution was calculated every 30 min during cloudless days in the period November 1996 to September 1997. The largest particles were observed in the summer and the smallest during winter. The result was verified by the increased values of the aerosol optical depth and the turbidity factors calculated in the summer. The differences in the diurnal variation from season to season are attributed to the prevailing wind regime, pollutant emission and sink rates in the atmosphere of Athens.     

坡地坡向短波辐射参数化对不同天气过程的影响

为了改进太阳短波辐射参数化,运用考虑了坡地坡向短波辐射效应(SLOPE)的非静力中尺度模式GRAPES(全球/区域同化和预报系统),模拟和讨论了坡地坡向短波辐射效应在不同模式分辨率情况下对中国不同天气过程的影响.数值试验表明:(1)当水平分辨率较低且坡地平缓时,通常可忽略坡地辐射效应,但当水平分辨率较高且地形陡峭起伏时,则不能忽略;(2)在高分辨率(3 或6 km格距,下同)的情况下, 降水的增加和减少与坡地坡向引起的地表短波辐射(GSW)的减少和增加相对应,降水量的增减量大部分均为-5-5 mm;(3)在高分辨率的情况下,地表温度与地表热通量之间有较好的相关性,且大都发生在地形复杂的多山地区;(4)坡地坡向短波辐射效应引起的GSW、降水量、地表温度和地表热通量等要素的变化除了在地形复杂的多山地区比较明显之外,在其他地区也存在.这是由于考虑了坡度和坡向的作用后,影响了大气环流的变化,随着积分时间的增加,其他地区上述物理量也相应地存在一定的变化;(5)坡地坡向对短波辐射的作用,在降水量较小,云量较少的天气过程中,可以更真实地得到反映.因此,在地形复杂和水平分辨率较高情况下,需要考虑坡度坡向作用.     

RegCM3对山东夏季气候高分辨率模拟

利用区域气候模式RegCM3及NCEP/DOE再分析资料,对山东地区1985-2000年夏季区域气候变化进行了高分辨率(20 km)的数值模拟试验.通过对模拟结果和山东地区较密集的观测资料的比较分析,检验了模式在该地区的模拟能力.结果表明:(1)区域气候模式RegCM3能够合理地模拟出山东区域中高层的主要环流特征;(2)数值模拟能够合理再现山东地区16 a夏季平均降水南高北低和地面气温西高东低的主要分布特征.同时也能够合理地模拟出1990和1998年山东地区夏季强降水的主要特征,以及1992和1999年的干旱;(3) 模式结果较好地反映了1985-2000年16 a夏季山东地区降水和地面气温变率的主要特征.     

A microscale model for air pollutant dispersion simulation in urban areas: Presentation of the model and performance over a single building

A microscale air pollutant dispersion model system is developed for emergency response purposes. The model includes a diagnostic wind field model to simulate the wind field and a random-walk air pollutant dispersion model to simulate the pollutant concentration through consideration of the influence of urban buildings. Numerical experiments are designed to evaluate the model's performance, using CEDVAL(Compilation of Experimental Data for Validation of Microscale Dispersion Models) wind tunnel experiment data, including wind fields and air pollutant dispersion around a single building. The results show that the wind model can reproduce the vortexes triggered by urban buildings and the dispersion model simulates the pollutant concentration around buildings well. Typically, the simulation errors come from the determination of the key zones around a building or building cluster. This model has the potential for multiple applications; for example, the prediction of air pollutant dispersion and the evaluation of environmental impacts in emergency situations; urban planning scenarios;and the assessment of microscale air quality in urban areas.     

天津生态城太阳辐射特征分析及算法评估

利用2014年8月14日—2015年8月12日 天津市生态城太阳能观测站和同期气象观测资料,统计分析生态城太阳辐射特征,并对各向同性和各向异性两种倾斜面太阳辐射计算模型的精度和误差来源进行评估,结果表明:生态城水平面和倾斜面曝辐量在月均值、季节和年总量上存在较大差异,利用水平面太阳辐射进行光伏发电预估会存在误差;太阳辐...     

华北地区夏季降水模拟研究:区域气候模式性能评估

利用高分辨率区域气候模式Reg CM3对华北地区1991—2002年夏季气候进行了数值模拟,对照中国台站的实测资料,对模拟的华北地区夏季降水、温度进行了较为全面的比较,以检验模式的模拟性能。对平均场的模拟结果检验认为,该区域气候模式对华北地区夏季降水的空间分布模拟存在一定的误差,河套地区及黄河以南地区降水量接近实况,沿着太行山脉及东部沿海地区降水量明显偏多。模式对温度的模拟误差较小,较好地再现了气温的空间分布特征,但山西及以北地区模拟的温度略偏低。模式能够较好地模拟出华北地区夏季降水和气温的年际变化,成功再现了该区域降水和气温的异常变化。模式能够成功模拟出该区域降水和气温日变化特征,特别是对于逐年夏季的降水日变化过程的峰值和谷值均有成功表现,对于典型年份华北地区较强降水过程中降水发生的时间、落区、强度等也有再现能力,不足的是模拟的降水量比观测偏大。对于模式误差是否与地形或模式积云对流参数化方案等有关,需要进一步探讨。     

山东省太阳辐射的计算及其分布

通过对国内外太阳总辐射气候学计算方法的分析对比,确定Q=Q0(a bS)为山东省太阳辐射最佳计算公式。根据济南、福山、莒县1961~2000年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各月的经验系数,并计算了山东省各地的月太阳总辐射。结果表明:山东省太阳总辐射年变化都表现为5月最大,12月最小。年太阳总辐射在4488~5692 MJ.m-2之间,北部多,南部少,其中年总辐射最大值出现在鲁北的庆云,其值高达5692 MJ.m-2,最低值出现在鲁西南的曹县,其值为4488 MJ.m-2。     

近几十年青藏高原与华北地区地表太阳辐射变化特征及其影响因素的对比分析

地表太阳总辐射具有较大的时空变化特征,不同地区的影响因素也存在显著差异。本文利用1961—2016年青藏高原与华北地区的地表太阳总辐射资料,在进行严格的质量控制和均一化处理的基础上,深入分析了两个地区总辐射的年际变化趋势,同时结合云量和气溶胶光学厚度观测资料,探讨了两个地区总辐射变化的影响因素。结果表明:(1)1961—2016年青藏高原和华北地区总辐射总体呈下降趋势,但2008年后青藏高原西部和东部地区总辐射变化趋势相反,而华北地区站点总辐射均呈上升趋势。(2)青藏高原西部地区总辐射的下降主要受到云量变化的影响,而东部地区低云量和气溶胶的下降是总辐射上升的重要原因。(3)在2006—2016年,华北地区总辐射的变化受气溶胶的影响更加显著。     

山东高分辨率风能资源分布特征的数值模拟研究

基于WRF3.8.1数值模式,利用FNL 1°×1°再分析资料,对山东边界层10 m、70 m、100 m等高度2017年风场进行了逐日动力降尺度模拟,使用山东122个气象站逐日平均风速,对模拟结果进行了客观评估。结果表明：WRF模式可以较好地模拟出山东逐日平均风速变化特征,但模拟值普遍大于实测值,山东不同区域平均风速模拟效果差异较大,四季误差分析结果与全年略不同;山东沿海、半岛北部丘陵、崂山、日照中部五莲山、鲁中山区各山脉等区域以及微山湖、东平湖等大型湖泊区域年和四季10 m、70 m、100 m高度平均风速、平均风功率密度较大,大汶河、大清河、泗水河、沂河及其支流、淄河、潍河等流域中上游的山区间低矮平原地带较小,但各地风能资源的差异随高度增加而明显减小。平均风速、平均风功率密度时空分布结果可为山东内陆地区分散式低风速风电场的选址、风能资源开发利用提供参考。