The determination of hourly values of total solar radiation from daily summations

Summary Curves, based on measured total (direct plus sky) solar radiation data for several stations in the Union of South Africa, are presented which enable the hourly distribution of total solar radiation on a horizontal surface to be determined for any locality, and any time of year on a long-term basis. In addition a graph is given showing the fraction of the daily total radiation which is received between stated hours, together with curves for four stations for estimating the difference between morning and afternoon total radiation for hour-pairs symmetrical about noon.Although based on South African solar radiation data, the curves are presented in a form convenient for use, as a first approximation, for localities anywhere in the world, and for any time of year. They are applicable for long-term averages as well as for cloudless days.

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Zusammenfassung Es werden Kurven der Globalstrahlung von Sonne und Himmel abgeleitet, die auf langjährigen Meßwerten für gewisse Stationen in der Südafrikanischen Union beruhen und gestatten, die stündliche Verteilung der Globalstrahlung auf Horizontalfläche für einen beliebigen Ort und für jede Jahreszeit zu bestimmen. In einem Diagramm wird gezeigt, welcher Anteil der täglichen Strahlungssumme zwischen bestimmten Stunden einfällt, außerdem werden Kurven für vier Stationen aufgestellt, um den Unterschied zwischen Vormittags- und Nachmittags-Globalstrahlung für zum wahren Mittag symmetrisch gelegene Stundenpaare zu untersuchen. Obgleich diese Kurven auf südafrikanischen Strahlungsmessungen basieren, ermöglicht ihre Form in erster Annäherung auch die Anwendung auf beliebige Orte der Erde und auf alle Jahreszeiten; sie können sowohl auf langjährige Mittelwerte wie auch auf wolkenlose Tage Anwendung finden.

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Résumé A partir des moyennes de mesures portant sur un certain nombre d'années de plusieurs stations de l'Union Sud-Africaine, l'auteur déduit des courbes qui permettent de déterminer la répartition horaire du rayonnement global du soleil et du ciel sur une surface horizontale pour un lieu donné et pour chaque saison. Un diagramme indique quelle est la proportion de la somme diurne du rayonnement entre des heures déterminées. D'autre part il construit des courbes pour quatre stations afin d'examiner la différence entre la rayonnement global du matin et de l'après-midi et cela pour des couples d'heures situées symétriquement par rapport au midi vrai. Bien que ces courbes aient été faites à partir de mesures du rayonnement en Afrique du Sud, à première approximation leur forme permet de les employer également dans d'autres régions de la Terre et pour toutes les saisons. Elles peuvent être utilisées aussi bien pour des moyennes portant sur de nombreuses années que pour les jours sans nuages.

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With 3 Figures     

田阳县1961—2010年日照时数气候变化特征分析

釆用气候倾向率和气候趋势系数对田阳县1961—2010年日照时数的年、季度资料进行分析,结果表明,田阳县近50a日照时数年、春季趋势减少明显,50a年日照时数气候倾向率为-35.532h/10a,春季气候倾向率为-14.944h/10a,夏、秋、冬季趋势减少不显著。     

A comparison of long-term parallel measurements of sunshine duration obtained with a Campbell-Stokes sunshine recorder and two automated sunshine sensors

Theoretical and Applied Climatology - In recent decades, automated sensors for sunshine duration (SD) measurements have been introduced in meteorological networks, thereby replacing traditional...     

近50年甘肃日照时数时空变化特征及突变分析

利用甘肃省26个气象站1961—2010年逐月日照时数资料,采用线性趋势分析、异常年份分析、Mann-Kendall和功率谱等方法,分析了日照时数的时空变化及突变特征.结果表明:50年来,甘肃年日照时数表现为缓慢的下降趋势,气候倾向率为-0.29 h·(10 a)^-1,1997年以来显著减少;夏、冬季日照时数呈下降趋势,春、秋季则呈增加趋势;年日照时数异常偏少年份主要出现在20世纪80年代,而异常偏多的年份多发生在20世纪90年代至今;甘肃年日照时数空间差异明显,分布趋势基本上呈由东南向西北逐渐增多形势.Mann-Kendall和Yamamoto突变检验表明,四季日照时数未发生显著突变.周期分析表明,甘肃年日照时数存在2 a的振荡周期,通过了90%置信度检验.     

Precise estimation of hourly global solar radiation for micrometeorological analysis by using data classification and hourly sunshine

We have developed a method for estimating hourly global solar radiation (GSR) from hourly sunshine duration data. This procedure requires only hourly sunshine duration as the input data and utilizes hourly precipitation and daily snow cover as auxiliary data to classify time intervals into six cases according to weather conditions. To obtain hourly GSR using a simple algebraic form, a quadratic function of the solar elevation angle and the sunshine duration ratio is used. Daily GSR is given by a sum of hourly GSRs. We evaluated the performance of the newly developed method using data obtained at 67 meteorological stations and found that the estimated GSR is highly consistent with that observed. Hourly and daily root-mean-square misfits are approximately 0.2 MJ/m²/h (~55 W/m²) and 1.4 to 1.5 MJ/m²/day (~16 to 17 W/m²), respectively. Our classification of weather conditions is effective for reducing estimation errors, especially under cloudy skies. Since the sunshine duration is observed at more meteorological stations than GSR, the proposed new method is a powerful tool for obtaining solar radiation with hourly resolution and a dense geographical distribution. One of the proposed methods, GSRgrn, can be applicable to hourly GSR estimations at different observation sites by setting local parameters (the precipitable water, surface albedo, and atmospheric turbidity) suitable to the sites. The hourly GSR can be applied for various micrometeorological studies, such as the heat budget of crop fields.     

浅谈暗筒式日照计日照时数失真的原因及解决方法

总结多年地面测报工作实践经验,寻找日照时数失真的原因,并提出几点能有效避免日照时数记录失真的方法。     

On the variations of sunshine duration in Austria

Summary The seasonal and annual duration of sunshine in Austria during the 30 year period 1960–1989 is analyzed and the trends during this time interval are mapped. It is shown that sunshine decreased in the northern and eastern parts of Austria. In the mountain regions only small changes can be seen but there is some evidence that in the high mountain regions a remarkable increase in sunshine duration has taken place.Dedicated to O. Univ.-Prof. Dr. F. Steinhauser.With 7 Figures     

On the relation between cloud cover amount and sunshine duration

Summary The total cloud cover is deduced from measurements of monthly mean averages of the percent of possible sunshine duration at three locations in Egypt, Cairo, Bahtim and Sedi-Barrani stations during the period 1987–1995. This sunshine-derived total cloud cover (C_s) is compared to conventional ground-based observations of total cloud covers (C_g) made by meteorological observers. A linear relationship between the two estimates is calculated, and the difference between the two estimates as a function of C_s and C_g is fitted with a least-squares linear equation. It is found that on the average the sunshine-derived values of total cloud cover are about 7% lower than the corresponding ground-based estimated of total cloud cover. Both of these parameters are mainly used in solar radiation models and the error sources are mainly depending upon the way to describe sky cover.     

TRMM多卫星降水分析资料揭示的青藏高原及其周边地区夏季降水日变化

利用国家气象信息中心提供的2008—2013年6—8月中国自动站逐小时降水资料与CMORPH（CPC MORPHing technique）卫星反演降水资料融合生成的逐小时融合降水产品（0.1°网格数据集）和2001—2012年6—8月的NCEP 1°×1°再分析资料,对辽宁省夏季降水时空分布特征及其成因进行了较为深入统计、分析,结果表明：（1）辽宁省平均日降水频率的大值区位于辽东地区,这与该地区位于千山—龙岗山山区和夏季低层盛行偏南风密切相关。（2）辽宁地区平均小时降水率大值区也分布在辽东,辽东南为大值区的中心,主要原因为其一,该地区位于中低层比湿场的湿舌处,其二,该地区夏季中低层盛行的西南风遇千山—龙岗山被迫抬升形成中低层上升速度中心。（3）辽宁省降水日变化特征明显：辽西山区、辽宁西北部、辽东—东南部山区为午后到前半夜降水峰值频发区,而中部平原地区、南部沿海地区为凌晨降水峰值频发区。（4）地理环境决定的局地热力、动力过程和天气系统同时影响日降水峰值发生时间,当天气系统较为稳定的处于发展初期和后期时,其影响区域内降水日变化符合前述规律,但当天气系统明显发展或移动,其影响区域内日降水峰值多数发生在该时刻附近。（5）降水日变化规律与天气类型关系不是很大,即在各类天气系统诱发的降水过程中,由地理环境决定的降水日变化规律均存在。（6）辽宁地区西部山地高原、中部平原、东部山地丘陵、南临海洋的独特地理环境决定的局地热力、动力环流及夜间到凌晨加强的由海到陆的西南风暖湿气流是其降水日变化特征的产生的主要原因。

     

基于GIS的重庆市可照时间的空间分布

以考虑地形遮蔽作用的实际起伏地形下可照时间分布式计算模型为基础,采用1：25万高分辨率数字高程模型（DEM）数据,计算了100m×100m分辨率的重庆市月可照时间以及年可照时间的空间分布,并分析了起伏地形下重庆市可照时间的逐月变化规律。结果表明：重庆市可照时间以6、7月份最高,2月份最低,全市年可照时间为2830h;地形因子对起伏地形下重庆市可照时间的影响程度具有随季节变化的特性;局地地形对可照时间的影响程度随季节而变,在冬半年,太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

A calculation of global radiation in The Netherlands with the aid of the relative duration of sunshine

Summary A.Ångström has assumed a linear relation between daily totals of the global radiation measured at a certain place and the corresponding daily values of the relative duration of sunshine. Other authors have applied the same relationhip, however, with a different unit of time, such as a 5-day period, a 10-day period and a month. In this paper a period of one hour is chosen as unit.Ångström's Q ₀ ^– and -values have been determined for De Bilt and for the one-hour periods L. A. T. of the mean day in each of the 60 months of the 5-year period 1954–1958. For the mean day of each of the 12 months of the year the arithmetic means of the 5Q ₀ ^– and 5 -values for the same hours have been calculated.A simple method to compute daily amounts of global radiation by means of these averageQ ₀ ^– and -values has been applied to De Bilt and Wageningen for all days of 1958. The square root of the residual variance of the thus determined daily amounts appeared to amount to 0.75 for De Bilt and to 0.82 for Wageningen compared with that computed for Wageningen fromÅngström's formula for daily amounts directly. This result shows that the average hourlyQ ₀ ^– and -values for De Bilt may be used to calculate daily amounts of global radiation for any place in the Netherlands.

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Zusammenfassung A.Ångström hat eine lineare Beziehung zwischen den Tagessummen der Globalstrahlung an einem Ort und den entsprechenden täglichen Werten der relativen Sonnenscheindauer angenommen. Andere Autoren haben dieselbe Beziehung benützt, jedoch mit verschiedenen Zeiteinheiten, wie einer Pentade, einer Dekade oder einem Monat. In der vorleigenden Untersuchung ist die Dauer einer Stunde als Einheit gewählt worden. DieÅngströmschenQ ₀ ^– und -Werte sind bestimmt worden für alle Stunden in wahrer Sonnenzeit für den mittleren Tag jedes der 60 Monate der fünfjährigen Periode 1954–1958 für De Bilt. Daraus sind die arithmetischen Mittel der 5Q ₀ ^– und der 5 -Werte für dieselben Stunden des mitteleren Tages in jedem der 12 Monate des Jahres berechnet worden.Eine einfache Methode zur Berechnung der Tagessummen der Globalstrahlung mit Hilfe der mittlerenQ ₀ ^– und -Werte wurde für De Bilt und Wageningen auf alle Tage des Jahres 1958 angewandt; dabei hat die Quadratwurzel der Restvarianz der also berechneten Tagessummen für De Bilt 0,75 mal und für Wageningen 0,82 mal den Wert der Quadratwurzel der Restvarianz der in direkter Weise mit Hilfe derÅngströmschen Formel für Wageningen berechneten Tagessummen ergeben. Daraus geht hervor, daß für jeden Ort in den Niederlanden die Tagessumme der Globalstrahlung nach der oben beschriebenen Methode mit genügender Genauigkeit berechnet werden kann.

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Résumé A.Ångström a supposé une relation linéaire entre les sommes journalières du rayonnement global observées en un lieu donné et les valuers journalières correspondantes de la durée d'insolation relative. D'autres auteurs ont admis la même relation, mais en employant des unités de temps différentes, telles que la pentade, la décade ou le mois. C'est la période d'une heure qui a été choisie ici comme unité. Les valeursQ ₀ et d'Ångström ont été déterminées pour De Bilt pour chaque heure, en temps solaire vrai, au cours d'un jour moyen de chaque mois de la période 1954–1958. Les moyennes arithmétiques de cinq valuersQ ₀ et ont été calculées pour les mêmes heures du jour moyen de chacun des douze mois de l'année.Une méthode simple de calcul des sommes journalières du rayonnement global à l'aide de ces valeurs moyennes deQ ₀ et de a été appliquée pour De Bilt et Wageningen pour tous les jours de l'année 1958. On a trouvé que le rapport de la racine carrée de la variance résiduelle des valuers journalières calculées de cette façon à celle des valeurs journalières calculées directement au moyen de la formule d'^Ångström pour Wageningen se montait à 0,75 pour De Bilt et à 0,82 pour Wageningen. Ce résultat prouve que l'on peut appliquer les valeurs horairesQ ₀ et calculées pour De Bilt au calcul des sommes journalières du rayonnement global en chaque point des Pays-Bas.

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The present investigation is treated more in detail in a Scientific Report of the Royal Netherlands Meteorological Institute No. WR-60-6.     

1970-2020年年昌吉地区日照时数时空变化特征分析

基于昌吉地区10个气象站点1970-2020年的气象观测数据,运用气候倾向法、5年滑动平均趋势分析法、M-K检验法、Pearson相关分析法以及ArcGIS10.7环境下的反距离加权(IDW)插值法探究昌吉地区日照时数时空变化规律及影响因素。结果表明:昌吉地区日照时数多年平均值为2840.3h,空间分布特征为“东部多,中西部少;山区多,平原少”,并呈现显著减少趋势,其速率为-62.8h/10a;从季度上看,日照时数夏季最高,其次是春季和秋季,冬季最低;下降速率冬季最快,其次是秋季和夏季,春季变化幅度最小;日照时数年内变化呈现双峰型,最大值出现在5月、7月和8月,最小值出现在12月,1-12月日照时数均呈现减少趋势,1月减少最为明显,12月次之。昌吉地区年日照时数在1987年发生突变;在影响因子方面,日照时数与总云量、水气压、雾日数呈现显著负相关,与大风日数、扬沙日数呈现显著正相关,说明,总云量、水气压、雾日数的逐年增加和大风日数逐年减少是日照时数逐年减少的主要原因。     

遵义市57713观测站近年日照时数减少原因浅析

根据遵义市57713站1954--2007年的年总日照时数、年总降水量、年平均气温、年平均低云量等资料,对遵义市57713站日照时数进行了浅析。结果表明：近年来,遵义市57713站日照时数趋于减少,其原因与观测场周围环境改变、低云量增多有关。     

南极乔治王岛地区太阳光照气候特征及影响分析

利用南极长城站 1988—2017 年连续的日照、云量、天气现象、气温和湿度等观测资料,研究 了南极西部乔治王岛 30 a的日照变化特征及其与气象要素的关系。 结果显示,南极地区的日照时 间远少于中低纬度地区,这主要因为该地区常年以阴云天气为主,云层对太阳光的遮挡降低了日 照时间的总量值。2000 年以来,随着总云量和相对湿度的增加,日照时间呈减少趋势。 根据统计分析月平均相对湿度以及每月出现雨、雪、雾、轻雾、吹雪等天气现象和最低气温三0 ℃的天数,发 现液态（ 固态） 现象的发生频率与日照百分率的变化趋势一致（相反） ,即日照百分率低（高） 时,液态现象少（多） ,固态现象多（少） 。     

小时和日值降水数据对河南省暴雨日数和暴雨日变化特征的影响北大核心

利用1961—2018年河南省111个气象站逐日和逐小时降水数据,分析了暴雨日数的时空变化规律及暴雨日变化特征,并通过统计对比分析,评估了小时和日值降水数据对暴雨日数及暴雨日变化的影响。结果表明:(1)1961—2018年,河南省年平均暴雨日数变化呈显著上升趋势,速率为0.34 d·(10 a)^(-1);94.6%的气象站点年平均暴雨日数的气候倾向率为正,显著增加的站点数占总站数的73.0%;年平均暴雨日数为1.4 d,以7月最多,平均值为0.52 d,占年平均暴雨日数的37.1%。(2)1961—2018年,河南省暴雨总降水的日变化呈现单峰结构,主峰值出现在05时,为4.5 mm;暴雨日变化峰值呈波动下降趋势,速率为0.16 mm·(10 a)^(-1);日变化峰值大部分出现在00—08时,共42个年份,占79.3%;从空间分布看,各气象站点的暴雨日变化峰值大都出现在00—06时,占总站数的73.5%。(3)2014—2018年,河南省小时和日值降水数据吻合度为100%;吻合暴雨总降水的日变化的主峰值和次峰值出现在04时和17时,分别为4.3 mm和3.4 mm;日变化峰值出现在13—18时的气象站点最多,占总站数的33.9%。(4)小时和日值数据对暴雨日数及暴雨日变化造成了影响,主要表现在年平均暴雨日数及其变化趋势不一致和暴雨日变化的差异。     

Trends in solar radiation over Germany and an assessment of the role of aerosols and sunshine duration

Summary ¶Global, diffuse, and horizontal direct (beam) irradiances have been evaluated for 13 stations in Germany where the time series vary between 11 and 48 years. Global irradiance has decreased significantly at two stations and increased at four stations. The mean trend in global is an increase of 1.94Wm^–2 or 1.83% per decade. Diffuse irradiance has decreased at five stations, with a mean reduction of 2.44Wm^–2 or 3.46% per decade, while horizontal direct irradiance has increased an average of 4.86Wm^–2 or 10.40% per decade at five stations. Increases in global and direct are most common at stations in the southwest region of Germany, decreases in global were observed in the southeast, and there was an absence of spatial homogeneity in the diffuse trends. Spatial variability in irradiance over Germany is higher in the direct component compared to variability in global and diffuse.Trend analyses of concomitant time series of radiation, bright sunshine duration, and modeled estimates of Ångströms turbidity coefficient suggest that long-term decreases in aerosols are the most likely cause of increases in global irradiance observed at Mannheim, Norderney, and Trier; decreases in diffuse at Hohenpeissenberg, Kassel, Mannheim, and Trier; and increases in direct irradiance at Bocholt, Kassel, Mannheim, and Trier. An increase in sunshine duration at Freiburg likely contributed to an increase in global and direct irradiance observed at that station.     

浅析红河州中低海拔日照时数对烟叶品质的影响

通过对不同海拔高层烤烟生长状况与气象因子的平行调查,采用相关分析,揭示烤烟大田生长期与日照时数的相关关系;不同生长时段要求日照时间不同。用二次曲线模拟了日照时数随海拔高度的变化情况,指出生产优质烟的适宜海拔界限和品质形成最佳时段,为优质烟生产提供科学依据。