基于DZZ1—2自动气象站太阳辐射观测系统设计

介绍在具有常规风向、风速、气温、湿度、气压、雨量、草温、地温的观测能力的DZZ1—2自动气象站CAN总线结构的基础上,设计扩展了太阳辐射观测内容,使该自动气象站具有更强大的观测能力;还设计了相应的软件接口,使辐射观测数据能够与地面测报软件对接。     

1993—2013年中国地面太阳辐射的变化特征

根据1993—2013年中国15个省份16个站点的辐射观测数据,采用线性倾向估计分析了近20年来中国不同地区的地面太阳辐射的变化特征,并分析了散射系数（散射辐射和直接辐射之比）的变化情况。结果表明：1993—2013年间地面太阳总辐射在西部和东北地区呈上升趋势,在中部和东部地区呈下降趋势。直接辐射在中部地区呈上升趋势,在其他地区表现为下降趋势。散射辐射和散射系数除了新疆的乌鲁木齐和甘肃的兰州减小外,在所有地区几乎都呈上升趋势。散射辐射最大在东南沿海地区,最小在西北（新疆的乌鲁木齐）,但是散射系数在中东部地区相对较大。     

上甸子大气本底站太阳辐射观测数据的质量评价

采用了基准地面辐射观测网络(BSRN)推荐的辐射观测数据质量评价方法,对2005年上甸子大气本底站太阳辐射观测数据进行了质量评价,并通过分析晴空地面太阳总辐射观测值与计算值之间的均方根误差和变差系数来替换BSRN质量评价方法中的"辐射观测值序列的目视"检验步骤.结果表明,通过前3步检验的直接、散射和地面太阳总辐射数据的百分比,除7月和8月外其他月份均在95%以上;地面向上辐射除3、4、7、8和11月在74.7%～85.5%之间外,其他月份均在91%以上.通过前3步检验的晴空地面太阳总辐射观测值与计算值之间的均方根误差均在23.5 W·m-2以下,除11月和12月外其他月份的变差系数均在0.05以下.     

《现代太阳辐射和地球辐射测量及标准》

本书是作者在系统总结国内外大量文献资料的基础上,结合自己多年从事气象辐射测量和研究所取得的成果基础上编写而成的。全书共计24章,详细介绍了与太阳辐射和地球辐射有关的基本概念和基础知识。国际上基准辐射站网系统所拥有的、代表当前国际上辐射测量最新技术成果的各类辐射仪器和相关附属设备的原理、校准、应用、安装和操作,各种辐射量的测量方法以及对测量所获数据的质量控制方法等方面的情况,本书可帮助读者对太阳辐射和地球辐射测量的最新进展进行全面、系统的了解。     

北京地区太阳紫外辐射的观测与分析研究

利用北京地区太阳辐射和其它常规气象观测资料，得到了到达地面的太阳紫外辐射的计算公式，并将计算值与观测值进行了比较，两者吻合得比较好。最后给出了北京地区地面太阳紫外总辐射的变化趋势，计算结果表明，地面太阳紫外总辐射对大气浑浊度的变化比对大气臭氧总量的变化敏感得多。     

一次疑似“飑”的观测判定

通过对2007年4月2日河源站一次疑似飑过程的分析,从飑的定义、判定方法、产生飑时各气象要素的变化、飑的形成及天气特征,与当时自动站观测资料、常规气象资料、天气图、卫星云图资料进行对比分析,从而准确判定这是中尺度对流云团引起的雷雨大风现象而不是飑线过境。     

我国住宅区日照标准下墙面晴天太阳辐射分析

为研究我国不同地区住宅通过垂直墙面上的窗口实际接受到的太阳辐射量空间分布特征,以卡斯特洛夫公式为基础,建立了各朝向墙面晴天太阳总辐射和直接辐射小时总量的计算方案。使用水汽压和海拔高度拟合了公式中的参数,计算了我国各地满足国家标准对住宅间距要求下的水平面和垂直墙面辐射量,并绘制了分布图。研究发现:大寒日各朝向墙面晴天最大2 h辐射量空间分布受纬度和大气透明度共同影响,青藏高原为全国高值中心,川黔地区为低值中心。在我国东部地区,与水平面辐射量随纬度增加而降低的规律相反,同样是辐射量最大的2 h日照时间,纬度越高的地区南墙面接受的太阳辐射量就越大。与南墙相比,东、西墙面接收的最大2 h辐射量明显偏小,不能发挥阳光对健康和卫生的作用。上述结果表明,从大寒日建筑底层南墙面接收的最大2 h辐射量上看,适当放宽北方地区日照间距标准具有一定可行性。     

省级太阳辐射模拟可视化查询平台设计

分析太阳辐射状况是光伏电站项目评估的重要举措,针对分析过程中涉及的各类数据计算和可视化查询,设计实现了省级太阳辐射模拟可视化查询平台。平台根据主要功能划分为数据处理子系统和查询分析子系统,数据处理子系统采用MODIS云量数据、气象站与辐射站历年数据,计算生成具有共同基准的多要素辐射相关数据;查询分析子系统将地图影像与实际数据结合显示,让数据模拟更直观、数据分析更合理。数据处理子系统使用了Qt进行开发,查询分析子系统使用ArcGIS Desktop、ArcGIS Server和MySQL数据库软件,结合Dojo、C#、ASP.NET MVC技术进行开发。使用Python作为“粘合剂”连接两个子系统,让数据成图和发布自动化。平台集数据处理和可视化查询为一体,能够以1 km×1 km的精度模拟分析出省级范围太阳辐射的分布情况,为光伏数据分析和光伏电站建设工作提供及时、有效、科学的技术支撑。     

国家级太阳辐射测量标准及其质量控制

太阳辐射测量标准仅采取定期参加国际比对的溯源方法不能完全满足质量保证的要求。只有联合国际比对和期间核查的控制方法,才能确保测量标准的测量不确定度持续控制在误差允许范围之内。我国太阳辐射测量标准与世界辐射测量基准 (WRR) 比对结果的不确定度为0.17%,满足世界气象组织 (WMO) 要求,并达到世界先进水平。为了保证在两次国际周期比对间隔之间的准确可靠,并保证其处于良好置信度的校准状态,定期对测量标准的重复性和稳定性进行期间核查, 以图形记忆方式对太阳辐射测量标准的测量过程进行连续和长期的统计控制。通过期间核查,保证了太阳辐射测量标准的重复性不大于0.1%,年稳定性小于0.25%,未超出控制界限且分布呈随机状态,保证了测量过程处于稳定受控状态,满足建标要求。     

冰雹的观测程序及注意事项

根据多年的工作经验,整理了关于冰雹的观测记录及编发报的操作规程,提出了一些注意事项;并详细介绍了用20 cm口径雨量筒专用量杯测量计算冰雹最大平均质量的方法.以2007年4月初一个成功的操作实例,反映了降雹过程的云天变化,演示冰雹的观测记录及编发报的操作流程.     

相似云的观测判定

通过对云的连续观测,充分掌握各种云的特征,进行全面的综合分析,为相似云的观测作出准确的判定。     

热成层变薄与太阳辐射减少有关

<正>研究表明,最近热成层的暂时性收缩与太阳紫外辐射的剧烈下降有关,太阳能量输出的重大变化会使地球外层大气发生剧烈变化。该发现对于轨道上运行的卫星以及空间站很重要。热成层厚度、密度减小意味着卫星更容易保持在其轨道上,但与此同时太空中垃圾和其他物体对卫星的危害时间也会延长。     

自动太阳辐射观测常见问题的处理和维护要点

分析了自动太阳辐射观测中的常见问题及其处理方法,并总结了辐射表的维护要点。     

关于云和云天大气对太阳辐射的吸收异常

本文是关于云和云天大气对太阳辐射吸收异常问题的一个综述，总结了到目前为止的对水云异常吸收的一些解释，指出这些解释的合理性和缺陷。本文的重点在于介绍近年来论争激烈的有云大气的异常吸收问题，对存在和不存在增强吸收的两种截然相反的观点都做了较详细的评述。     

漠河地区臭氧的观测和计算

1997年3月上旬,在黑龙江漠河地区对地面和整层臭氧、太阳辐射等进行了短期观测,以初步了解该地区臭氧和辐射的变化规律以及它们之间的相互关系.研究发现,漠河地区近地面臭氧日变化明显,其峰值出现在每日10:00(北京时间)左右,并早于紫外辐射(UV)峰值出现时间.整层大气臭氧总量的日变化特征不明显.基于UV能量守恒,建立了臭氧与其影响因子-光化学、散射、UV等因子之间较好的定量关系和经验模式,并将其用于计算地面、整层大气臭氧小时值和日平均值.结果表明,计算值与观测值吻合的都比较好,它们相对偏差的平均值分别为:地面臭氧小时值(11.9%)和日平均值(9.0%);整层大气臭氧小时值和日平均值-7.4%、1.8%.因此,地面和整层臭氧的经验算法是合理和可行的.利用散射辐射/直接辐射(D/S)和散射辐射/总辐射(D/Q)可以描述大气中的物质如气溶胶、云等的散射作用.采用D/Q表示散射作用可以提高地面臭氧和整层大气臭氧计算的准确度,特别是对云量较大的情况.       

新旧标准下轻雾和霾的观测记录差异

针对新的观测操作标准执行后,地面气象观测中雾、轻雾和霾的辨认仍存在一定的难度,从轻雾和霾的性质、形成原因以及与之相关的气象要素等方面,分析了它们的本质区别,并从气象观测技术角度阐述了辨认的要领。     

云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响

云通过辐射过程对地气系统的能量平衡起着特别显著的调节作用 ,是影响天气、气候以及全球变化的重要因子。近年来 ,有云大气对太阳短波辐射的“异常吸收”又成为云—辐射研究中的一个争论热点。有云大气的短波吸收受到多种因素的影响 ,关于这方面的研究还不够充分。本文通过计算 ,从理论上探讨了若干因素的组合对大气吸收的综合影响。在计算中 ,同时考虑了不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高度以及不同下垫面的影响 ,并考虑了包含大气分子、气溶胶和云滴的吸收与散射 ,以及在近红外波段大气自身的热辐射等过程 ,阐明了云与气溶胶在不同波段对大气吸收太阳辐射的影响。     

空间面板数据模型在地面气温观测资料质量控制中的应用

由于地面气温观测资料的时空分布符合空间面板数据结构特征,提出一种基于改进空间面板数据模型的地面气温观测资料质量控制算法(ST-RH算法)。该算法在利用邻近站地面气温观测资料时空相关性信息对目标站气温观测资料进行质量控制的基础上,兼顾了地面气温与相对湿度之间的强耦合关系,将相对湿度作为解释变量融入算法,增加了算法的内部复杂度,提高了算法的动态稳定性。为了检验该算法的有效性及适应性,利用ST-RH算法对多个场景地面气温观测资料进行质量控制,并与反距离加权算法(IDW算法)和空间回归算法(SRT算法)进行比较分析。试验结果表明,ST-RH算法相对于IDW算法和SRT算法更能有效地标记出地面气温观测资料中的存疑数据,同时多组独立案例的分析结果说明ST-RH算法具有更好的稳定性和适用性。     

模式大气中太阳辐射异常对环流E—P通量特征的影响

利用太阳辐射异常时的模式积分结果资料，分析了环流的E-P通量特征，并将它与正常辐射条件下模式大气E—P通量特征进行对比．结果表明，辐射减弱优E—P通量的辐散、辐合及能量传播等与正常相比有一定的差异。这些差异与辐射减弱后温度场的降低及李风环流的减弱等有关。     

长波区间太阳辐射对气候模拟的影响

长波区间的太阳辐射在气候模式中往往被忽略。利用国家气候中心BCC_AGCM2.0.1大气环流模式,采用矩阵算子辐射传输算法,研究了长波区间太阳辐射对气候模式辐射通量和温度模拟结果的影响。结果表明,以ISCCP和CERES辐射资料为标准,考虑长波区间太阳辐射后,长波区间晴空大气地表向下辐射通量平均误差减小2.05 W/m2,均方根误差减少1.29 W/m2;长波区间晴空大气模式顶向上辐射通量平均误差减小0.70 W/m2,均方根误差减小0.21 W/m2;长波区间有云大气地表向下辐射通量平均误差减小1.38 W/m2,均方根误差减小1.03 W/m2;长波区间有云大气模式顶向上辐射通量平均误差减小0.99 W/m2,均方根误差减小0.30 W/m2。以ECMWF再分析资料为标准,考虑长波区间太阳辐射后,赤道地区上对流层—下平流层区域温度的冷偏差得到改善,对流层顶温度平均误差减小0.27 K,均方根误差减小0.25 K。