青藏高原东部地区辐射平衡及各分量变化特征

利用2009年11月-2010年10月青藏高原玛多自动气象站辐射平衡观测资料,分析了高原两种不同下垫面辐射平衡各分量的季节平均日变化和年变化特征.结果表明,各季节的平均总辐射日变化和年变化在两种下垫面的趋势基本一致,夏季总辐射为非零值的时间在早上要比冬季早2h左右,而在傍晚出现零值的时间要比冬季晚2h左右.夏季总辐射最强、冬季最弱,年变化最小值为0.544 MJ·m-2,出现在1月;最大值为1.001MJ ·m-2,出现在7月.在11:00-16:00(北京时)之间反射辐射冬季最强、夏季最弱.这种现象与总辐射日变化趋势恰好相反,反射辐射的年变化最小值出现在2月,平均最小值为0.157MJ· m-2;最大值出现在11月,平均最大值为0.326 MJ· m-2.1号点和2号点反射辐射差值冬季最大,达到0.06 MJ·m-2;春季最小,为0.03 MJ·m-2.净辐射年变化最小值为-0.025 MJ·m-2,出现在12月;最大值为0.477 MJ·m-2,出现在7月.地表反射率2个观测点的变化趋势大致相同,各季节地表反射率最大值、最小值和平均值都是2号点大于1号点,平均偏大8％.     

拉萨紫外辐射特征分析及估算公式的建立

本文利用2005~2010年的辐射观测资料对拉萨地区紫外辐射的时间变化特征及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析,结果表明,紫外辐射与太阳总辐射的变化规律基本一致,日变化表现为正午大、早晚小;季变化特征是夏季6月最大,冬季1月最小.紫外辐射日累积值6年平均为0.87 MJ·m-2·d-1;紫外辐射有逐年递减的趋势.紫外辐射与总辐射比值也存在着明显日变化,表现为正午大、早晚小的规律;其季节变化也是夏季最大,冬季最小.紫外辐射与总辐射比值6年平均为0.0418;紫外辐射与总辐射比值也呈现逐年递减的趋势.利用2010年大气质量数和晴空指数,建立了适合于拉萨紫外辐射估量的公式,估算值的瞬时值与观测值的平均相对误差最大为8.66%,紫外辐射日累积重构值与观测值平均相对误差仅为5.5%.     

拉萨光合有效辐射的变化趋势及其估算方程的建立

利用2005年1月-2010年12月中国生态研究网络拉萨农田站的观测数据,分析了拉萨地区光合有效辐射Qp的变化特征.结果表明,拉萨地区的Qp与太阳总辐射Rs具有相同的月变化和日变化特征,Rs与Qp的平均日累计值分别为20.2 MJ·m-2和37.2 mol·m-2,Qp呈逐年递减趋势.Rs与Qp的月变化表现为6月最大、1月最小,其最大、最小值分别为25.4 MJ·m-2、14.0 M J·m-2和48.7 mol·m-2、25.2 mol·m-2.日变化表现为正午大、早晚小.光合有效辐射系数(Qp/Rs)的变化范围在1.3～3.2 mol·MJ-1之间,年平均值为1.89 mol·MJ-1,呈逐年递减趋势,2010年比2005年降低了6.7％.Qp/Rs的日变化表现为早晚大、正午小,季节变化表现为夏季最大、春秋季次之、冬季最小,而且夏、冬两季的季节变化较为明显,冬季比夏季低10.6％.通过分析Qp与晴空指数和太阳天顶角之间的关系建立了拉萨地区Qp的估算方程,相对误差在4.49％左右.     

民勤地区紫外辐射的观测与模拟研究

利用2010年春季民勤加强观测实验的地面辐射资料,分析了民勤沙漠干旱区总紫外辐射的变化特征,并对该地区的紫外辐射进行了估算和模拟。结果表明,紫外辐射和太阳总辐射表现出一致的变化特征,层云对两者的反射能力比卷云强。2010年6月紫外辐射的瞬时最大值为55.92 W·m-2,平均日总量为1.07 MJ·m-2,紫外辐射与太阳辐射比例的平均值为4.7%,其变化范围在3%~9%之间。根据晴空指数(Kt)与最大紫外辐射(UV0)及太阳总辐射(G)建立了民勤地区紫外辐射(UV)的估算方程:UV=2.94+1.22×(Kt×UV0)和UV=0.047G,均能较好地估计该地区的地表紫外辐射。由于受输入参数精度的限制,辐射传输模式SBDART低估了晴空条件下的紫外辐射,低估的总平均值为1.12 W·m-2(约5.6%),变化范围在-2.8~0.2 W·m-2之间。     

1961～2005年云贵高原太阳辐射变化特征及其影响因子

利用云贵高原1961～2005年9个日射站辐射和气候观测资料以及能见度观测资料等,采用数理统计方法,研究了该区域到达地表太阳总辐射量(以下简称总辐射)变化特征及其影响因子.结果表明:该区年总辐射的空间分布特点是西部高于东部,丽江站最高(6207MJ·m-2·a-1),遵义站最低(3340MJ·m-2·a-1).1961...     

山东禹城紫外辐射变化特征及其估测方程的建立

本文对2005～2011年山东禹城地区观测得到的紫外辐射的时间变化特征及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析, 并结合气温、降水和露点温度资料建立了禹城地区的紫外辐射估测方程。结果表明:紫外辐射日累计值的变化范围为0.10～1.20 MJ m-2 d-1, 年平均值为0.468 MJ m-2 d-1;紫外辐射日、季节变化规律与总辐射一致, 季节变化都表现为冬季小夏季大, 最小值出现在1月, 最大值出现在6月, 日变化则呈现早晚小中午大的特征;紫外辐射与总辐射的比值范围为0.023～0.046, 其季节变化特征也是冬季小夏季大, 该比值随晴空指数的增大而减小, 而在晴空指数大于0.5时比较稳定。利用温度日较差(日最高气温与最低气温的差值)建立了紫外辐射估测方程, 决定系数R2达0.80, 平均相对误差为0.19, 估测紫外线等级与实测紫外线等级相差不大于1的数据占95%, 该方法可以较好地进行紫外辐射等级的估测。     

近50年安徽省太阳总辐射的时空变化特征

采用1961—2010年安徽省辐射观测数据和常规气象要素观测资料,建立了太阳总辐射的气候学计算方法;进而推算了安徽省各地太阳总辐射,并采用趋势分析、突变检验和小波分析等方法研究了其时空变化特征。结果表明:以理论天文辐射为起始值所建立的全省统一公式,能够较好的拟合安徽省月尺度的太阳总辐射值。根据公式推算的安徽省各地太阳总辐射资源的丰富程度以3级为主,空间分布呈北多南少的特征,季节分布为夏多冬少单峰型,但在梅雨期存在波谷。近50年来安徽省各地太阳总辐射量基本呈一致的减少趋势,全省平均下降趋势为每10年减少0.31 MJ·m-2·d-1,近年来辐射下降趋缓。安徽省太阳总辐射在20世纪80年代初存在一次突变现象;近50年总辐射量以准10年和4~6年左右周期振荡较为明显,而20世纪80年代以来年代际振荡信号减弱,并且太阳总辐射气候态以偏少为主。     

梅县区太阳能资源的分析与评估

基于梅县区附近汕头气象站1986—2015年历年各月太阳总辐射和日照时数观测资料,采用最小二乘法建立了梅县站各月太阳总辐射与日照时数的关系方程。用梅县区日照时数观测资料,计算出梅县区1986—2015年太阳总辐射。采用线性趋势法和资源丰富程度、稳定程度等指标,对梅县区近30年的太阳能资源进行了分析和评估。结果表明,梅县区属太阳能资源丰富区,平均年太阳总辐射为4 467.08 MJ/m~2,年最小值为4 159.74 MJ/m~2,年最大值为4 834.0 MJ/m~2,总体呈增加趋势,增加速率为每年1.32 MJ/m~2。夏季辐射丰富,冬季偏少,夏季总辐射量是冬季的1.87倍,月平均总辐射7月最多(502 MJ/m~2),2月最少(268 MJ/m~2)。太阳能资源较稳定,月最大日照时数(7月)大于6 h的天数为21 d,是月最小(3月)日照时数的3倍,2—4月不利于太阳能利用。     

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。     

沙尘对南疆沙漠腹地太阳辐射的影响

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测试验站(83°39'E,38°58'N)总辐射、散射辐射和直接辐射的观测资料,分析了塔中大气透明系数变化和沙尘对总辐射、直接辐射、散射辐射的影响。结果表明,10-12月塔中大气透明系数最好,春、夏季最差;晴天大气透明系数最高(0.57),沙尘暴天气最低(0.07)。晴天、浮尘和扬沙天气总辐射最大可达1000 W·m-2以上,而沙尘暴天气最大可达700 W·m-2。晴天散射辐射值大多在400 W·m-2以下,主要集中在100~200 W·m-2范围内;有沙尘的天气大多在600 W·m-2以下。沙尘对直接辐射的衰减最大,晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气下直接辐射200 W·m-2的概率依次为41.2%,72.5%,78.1%和100%。随着大气中沙尘增多,散射辐射逐渐向高值区域集中。沙尘天气下各辐射日变化曲线波动很大,其中总辐射和直接辐射减小很多;总辐射和散射辐射日变化曲线形态相似、量值接近。大气透明系数与总辐射、直接辐射和散射辐射关系密切。     

支持向量机方法在南京太阳总辐射推算中的应用

利用1981、1996和2001年逐日南京站太阳总辐射和日照时数观测资料,建立了基于支持向量机(support vector machine,SVM)方法的太阳总辐射推算模型,预测了1982、1997和2002年的太阳总辐射,并把推算结果和采用线性的气候学方法所得到的推算结果分别与实测值进行对比。采用线性方法得到的1982、1997和2002年的太阳总辐射预测值与实测值间基于1:1线的决定系数(R~2)分别为0.800、0.859和0.838,均方根误差(RMSE)分别为3.250、2.649和2.925 MJ·m~(-2)·d~(-1)。采用SVM方法得到的1982、1997和2002年的R~2分别为0.894、0.938和0.936,RMSE分别为2.353、1.726和1.804 MJ·m~(-2)·d~(-1)。SVM方法得到的太阳总辐射预测值与实测值之间的误差较小,预测精度高于线性方法,更适用于实际太阳总辐射的计算。     

洛阳地区太阳能资源分析与评估

根据1981—2010年郑州辐射站太阳辐射和日照资料、洛阳地区9个气象观测站日照资料,采用气候学计算、线性趋势分析等方法和资源丰富程度、利用价值、稳定程度等指标,对洛阳地区太阳能资源进行了计算、分析和评估。结果表明:洛阳地区多年平均总辐射为4842.4MJ·m-2·a-1,总体呈显著减少趋势,减少速率为每年1.4MJ·m-2。夏季辐射丰富,冬季偏少,夏季总辐射量是冬季的2倍;月平均总辐射5月最多(569.7MJ·m-2),12月最少(241.9MJ·m-2);年总辐射孟津最高,为4922.8MJ·m-2·a-1,宜阳最少,为4681.1MJ·m-2·a-1。多年平均日照时数为2064.7h,总体呈显著减少趋势。春季日照时数多,冬季少,春季日照时数比冬季多33.37%;月平均日照时数5月最多(217.3h),2月最少(138.2h);年日照时数孟津最多(2144.9h),宜阳最少(1909.2h)。洛阳各地属太阳能资源丰富区,利用价值较高,各月日照时数6h的天数为9.8~18.1天,全年为162.7~185.3天;太阳能资源也比较稳定,月最大日照时数12月6h的天数为16.9天,是月最小日照时数7月的1.48倍,12月至次年1月不利于太阳能利用。     

东帕米尔高原地表辐射收支及地表反照率特征

利用东帕米尔高原塔什库尔干国家基本气候站2020年6月至2021年6月观测的辐射数据,分析了东帕米尔高原不同时间尺度和不同天气条件下各辐射通量及地表反照率变化特征。结果表明：（1）各辐射通量在逐日均值变化上呈“V”型曲线;向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射、向上长波辐射和净辐射年曝辐量分别为5001.6, 1370.3, 6090.7, 8550.8和1189.0 MJ·m-2;在季节尺度上,各辐射通量总体表现为夏季>春季>秋季>冬季,而向上短波辐射在冬季最高。（2）不同天气下,辐射通量也不同,晴天时,各辐射通量变化均为较平滑的单峰型,少云、多云时均为不规则单峰型,降水时,除冬季外均为多峰型,辐射通量均值变化表现为晴天>少云>多云>降水。（3）地表反照率在观测期间平均值为0.29,最大值出现在1月,最小值出现在7月,分别为0.58和0.24;在季节上表现为冬季最大,夏季最小;春、夏、秋季地表反照率呈“U”型,冬季为倒“U”型;降雨时地表反照率下降,降雪时则地表反照率上升,说明不同降水类型对地表反照率影响不同。     

两种太阳总辐射分钟级预报方法的比较

利用2010年9月1月至2011年8月31日中国气象局风能太阳能资源中心吐鲁番太阳能试验站水平太阳总辐射逐分钟观测资料,对统计外推法（简称外推法,TRD）和动态神经网络法（简称神经网络法,NNN）两种太阳总辐射分钟级预报方法进行比较。结果表明：从全年平均角度来看,外推法略优于神经网络法。两种预报方法的预报效果都主要依赖于天气形势,晴天预报效果最好,阴雨天气次之,多云和扬沙天气预报效果较差。外推法能较为准确地反映起报时刻影响辐射观测的云、气溶胶、沙尘等状况,并将这种影响持续至滚动预报的第一步或第二步;而神经网络法在预报阴雨、多云等复杂天气形势下预报要素的非趋势性变化规律方面略优;外推法预报日出后3 h和日落前3 h的太阳总辐射变化明显优于神经网络法;而神经网络法预报太阳总辐射突然变化特征时略优于外推法。     

用前期大气环流指数预测新疆北部夏季降水的探讨

用1961-2007年新疆北部29站夏季(6-8月)降水资料,计算得到北疆夏季降水指数.以前期的月环流指数为因子,考虑相关系数的不稳定性,用滑动相关法初选因子,采用两级逐步回归的集合方案,尝试对北疆夏季降水指数进行预测.总样本数为47时,北疆夏季降水指数的拟合(预测)序列与原始序列之间的相关系数为0.7248.另外建立了10种不同总样本数的预测模型.经综合分析比较,以最终的统计集合预测效果最好,预测2008年北疆夏季降水将偏少,降水指数为106.9.结果表明:(1)滑动相关-逐步回归-集合预测方法以及在此基础上建立的统计集合预测模型具有一定的预测能力;(2)相关分析与时间序列分析相结合的思路和方法,可在季节、月等不同时间尺度的短期气候预测业务中应用.     

东疆黑戈壁太阳紫外辐射变化特征

本文利用东疆红柳河黑戈壁下垫面陆气相互作用观测站2017年太阳紫外辐射、总辐射和气象站天气现象观测数据，对东疆黑戈壁不同时间尺度和不同天气背景下的太阳紫外辐射A波段(UVA)和B波段（UVB）的变化特征进行了分析。结果表明：1）紫外辐射UVA和UVB日变化呈正态分布，UVA、UVB最大瞬时辐照度为67.97W·m-2、2.15W·m-2，日均最大曝辐量为2.09MJ·m-2和0.05MJ·m-2，年曝辐量为400.31 MJ·m-2和8.63 MJ·m-2；季节变化呈现夏季高，冬季低、春季高于秋季的特点；年变化呈现倒“U”型，年变化幅度呈夏季大，冬季小的趋势。2）紫外辐射占总辐射的比例呈夏高冬低的特点。不同天气下，其比例变化幅度也不相同，晴天大于雨天。3）太阳紫外辐射的月和年平均量以及紫外辐射年均值占总辐射年均值的比例，东疆黑戈壁地区都明显高于其他地区。     

基于卫星遥感的新疆地表太阳总辐射估算

为了实现地表太阳总辐射合理的精细化模拟,本文尝试将天文辐射分布式理论模型和总辐射气候学经验模型相结合,引入重采样后的FY-2G卫星遥感总云量资料,建立了基于卫星遥感数据的地表太阳总辐射估算模型,并以气象站点稀疏的新疆为例,完成年、季地表太阳总辐射的精细化空间模拟,同时对模拟结果进行分析和检验。结果表明:(1)新疆区域年天文辐射量由南向北递减,大致以天山为界,天山以南区域的年天文辐射量高于10 000 MJ·m^-2,天山以北低于9750 MJ·m^-2,三大山脉对天文辐射的影响非常明显;(2)基于条带状重采样后的FY-2G总云量建立的日照百分率模型,其模拟的新疆区域平均绝对误差14.4%,且空间分布更加客观;(3)新疆"单站单月式"地表太阳总辐射气候学估算模型中,相关系数在夏半年较高,冬半年略有下降,且a、b系数的互补关系较为稳定;(4)从地表太阳总辐射检验结果来看,全区地表太阳总辐射的均方根误差年平均3.08 MJ·m^-2,模拟结果夏半年好于冬半年,南疆好于北疆,其中乌鲁木齐误差最大;(5)新疆年地表太阳总辐射整体表现为由西北向东南逐渐增加的空间分布,南疆盆地的总辐射量高于北疆盆地,天山山区西部为低值中心,而春、夏季总辐射由西向东呈经向分布,秋、冬季则呈纬向分布。     

浙江省太阳辐射计算及分布特征

太阳辐射是重要的农业资源和立地环境,目前主要依靠公式计算获取,因此选择适当的计算方法是必要的。论文通过比较国内外5种太阳总辐射气候学计算结果与太阳辐射观测值,其方差平均值大小顺序为：孙治安经验公式〈朱志辉经验公式〈左大康经验公式〈翁笃鸣经验公式〈埃斯屈朗方程,因此选择孙治安经验公式Q=Qn[c＋（1-c）s]为浙江省太阳总辐射的最佳计算公式。分析计算结果表明,浙江省年太阳总辐射在4332．19～4870．66MJ·m-2之间,东部沿海多,北部、西部少;多年平均年变化值呈双峰型变化,7月最大,12月或1月最小,6月份为一相对低值;以杭州站为代表分析其气候变化,发现太阳总辐射平均每10a下降20MJ·m-2。浙江省年光合有效辐射在2060．16—2310．07MJ·m-2之间;多年平均年变化呈单峰型或弱双峰型变化,分布特征与太阳总辐射类似,年际间光合有效辐射波动较小,趋势变化持平。     

沙漠腹地紫外辐射特征及影响因子分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站2007年1—12月紫外辐射和总辐射观测资料,分析了紫外辐射的气候学特征及影响因子。结果表明：紫外辐射7月最大,12月最小。冬季大约只有夏季的2/5多一点。全年瞬时强度峰值在6月,为67.11 W·m-2。紫外辐射在总辐射中所占比例变化位相为单峰型,夏季大,冬季小,春、秋季居中。紫外辐射受云量和沙尘影响很大。与晴天相比,阴天紫外辐射减少31.68%;Sc、Ci云时,平均紫外辐射比晴天时分别减少23.63%、12.53%;沙尘暴天气被削弱了41.91%。     

三江平原紫外辐射变化特征

利用2005~2011年共7年的太阳辐射观测资料对三江平原紫外辐射的时间变化规律及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析,结果表明紫外辐射与总辐射的变化规律一致,日变化为正午大、早晚小;季节变化规律是夏季高、冬季低。紫外辐射日累积值的7年年平均值为0.53 MJ m–2 d–1。紫外辐射与总辐射比值存在着明显日、季节变化特征,日变化特征为正午大、早晚小,而季节变化与紫外辐射的季节变化一致也是夏季大、冬季小。紫外辐射与总辐射比值7年平均为0.0433。利用2011年观测的总辐射、紫外辐射数据,通过紫外辐射与总辐射比值和大气质量数与晴空指数的相互依赖关系,建立了适合于三江地区紫外辐射估算的方程。利用建立的估算方程估算的紫外辐射瞬时值和日累积值与观测值之间的平均相对误差最大分别为8.5%和6.1%。