禹城地区光合有效辐射的计算方法

利用2005年7月-2006年10月在山东禹城对太阳辐射（包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS、总辐射Q等）、气象要素等进行的4次综合观测资料,初步得到了朋R,VIS的日、季节变化特征并对其进行了分析,结果表明：各辐射的小时累计之比vIS／Q,PAR／Q,PAR／VIS相对稳定,其平均值分别为0．39,1．95（mol／MJ）,4．97（mol／MJ）,但它们均有明显的日、逐日、季节变化,并受水汽、气溶胶、云等因素的影响。同时建立了实际天气PAR,VIS的小时累计经验公式及其转换关系,计算值与观测值均比较接近。当考虑水汽和散射因子时,PAR,VIS的计算值与观测值的相对偏差分别为11．1％,10．6％。限于实际情况,可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS的小时累计值,它们的相对偏差分别为13．3％,12．6％。水汽因子对于PAR,VIS的传输和计算具有重要作用。     

华北地区光合有效辐射的计算方法研究

2004年9月—2006年10月,选择华北地区的4个观测站开展了太阳辐射（光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS、总辐射Q等）、气象参数等的综合测量,得到了PAR、VIS等的变化特征,结果表明：PAR/Q、VIS/Q、PAR/VIS相对稳定,有明显的日、逐日和季节变化,并受到水汽、散射因子、云等因素的影响。2004—2006年禹城、栾城、香河、兴隆地区VIS/Q,PAR/Q和PAR/VIS的平均值分别为0.39,1.95 mol/MJ和4.97 mol/MJ;0.39,1.94 mol/MJ和4.95 mol/MJ;0.43,2.16 mol/MJ和4.97 mol/MJ;0.42,2.03 mol/MJ和4.89 mol/MJ。建立了计算华北地区实际天气PAR、VIS小时累计值的经验公式及PAR与VIS转换关系式,计算值与观测值符合得都比较好。考虑水汽和散射因子时,PAR、VIS计算值与观测值的相对偏差分别为13.0%、12.4%。由于某些站点可能缺少直接或散射辐射,也可以只考虑水汽因子,此时,PAR、VIS的相对偏差分别为13.2%、12.8%。对于PAR、VIS的传输和计算来说,水汽因子的作用最为重要;散射因子的作用虽弱于水汽因子,但也不应该忽视。     

香河地区光合有效辐射的测量和计算

2004年9月12日—2006年10月31日,在河北省香河县对太阳辐射（包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS和总辐射Q等）、气象参数等进行了综合测量,初步得到了PAR、VIS等的变化特征。观测表明,小时累计之比PAR/Q、VIS/Q、PAR/VIS相对稳定,2004—2006年的平均值分别为2.164、0.434 mol•MJ-1和4.967 mol•MJ-1,同时它们表现出明显的日、逐日和季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了实际天气条件计算PAR、VIS小时累计值的经验公式以及PAR与VIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。在考虑水汽和散射因子时,PAR、VIS计算值与观测值的相对偏差分别为9.9%和10.8%。限于实际情况,也可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS小时累计值,它们的相对偏差分别为11.1%和11.8%。对于PAR、VIS的传输和计算来说,水汽因子的作用至关重要。散射因子的作用虽然弱于水汽因子,但它的作用不容忽视。     

太阳辐射各因子的变化对太阳紫外辐射的影响

利用北京地区１９９０年太阳分光辐射的观测资料，计算了影响太阳紫外辐射的各因子的变化所引起的太阳紫外辐射的变化。当臭氧、水汽、气溶胶分别减少５％时，到达地面的太阳紫外辐射将分别增加０．８４％、０．２７％和１．９０％。在分析太阳紫外辐射的变化趋势时，应当全面考虑各个因子的影响。     

大气臭氧总量的经验计算方法

依据臭氧生消与紫外辐射(UV)能量利用相互作用的观点,考虑与臭氧有关的主要因子UV、大气中物质在化学和光化学反应中对UV能量的吸收、气溶胶粒子的散射等,在分析1990—1992年臭氧总量、太阳辐射、气象资料的基础上,建立了计算臭氧总量的经验模式,其优点是所用资料均可由常规气象站获得。结果表明,计算值与观测值符合得比较好。利用该经验模式计算了北京地区1979年1月—1996年6月的臭氧总量,计算值与观测值同样比较一致,二者相对偏差的最大值、最小值、平均值分别为15.2%、0.05%和4.9%,相对偏差在±10%之内的比例为91.4%,因而该经验模式是合理、可行的。1991年之后北京地区臭氧的下降与Pinatubo火山气溶胶的影响有关。     

干旱地区地表辐射的计算——个例研究

我们利用在中国西部黑河流域所进行的陆气相互作用实验的预试验期间地面和卫星观测资料，研究了在于旱地区地表辐射收支演算中所遇到的困难。通过理论辐射传输计算和用卫星资料对云的反演可以得到地表辐射。计算结果与地表测量的太阳辐射和红外辐射比较表明在有些情况下会发生较大的误差。误差主要是由于缺乏气溶胶资料．云反演时的不确定性以及地面观测与卫星测量之间的时间差异所引起。在无云情况下，模式计算的太阳辐射通量系统大于测量值，当地面温度大于50℃和由于不稳定边界层造成尘埃古量大时计算误差特别大，误差的原因是计算中没有考虑气溶胶．我们发现在下午当气溶胶单次散射反射率取为9．5．光学厚度近似地取为0．2时计算误差可以减小，计算的地面太阳辐射通量和实测值比较一致，然而在大气中太阳辐射如此强的吸收原因仍不清楚．对地面测量和卫星测量资料都可以用的个例研究结果表明，地表净太阳辐射通量和红外向下辐射通量的平均误差分别为4．3和-4.7W／m^2．相应的均方根误差分别为17．4和22．1W／m^2．较大的误差出现在云量较少时，这可能是反演中误把气溶胶当成了云所造成的．研究结果强调了气溶胶在地表辐射计算中的重要性。同时，由于该地区地表温度的日变化非常大，而地面红外辐射的计算，要求温度测量有较高的时间分辨率，因此在干旱地区地面辐射计算中，从卫星资料反演气溶胶和地面温度应予以最优先考虑．     

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.       

污染大气边界层的长波冷却率模式

考虑大气气溶胶在长波窗区的散射和吸收作用以及水汽的连续吸收作用，建立了一个适用于污染大气边界层的长波冷却率模式。计算结果表明：当单位面积气柱中气溶胶含量为７８５．９ｍｇ／ｍ２时，气溶胶的作用可使到达地面的长波向下辐射增大３９Ｗ／ｍ２。在大气窗区，大气气溶胶和水汽的连续吸收对长波冷却率的影响是同等重要的。在水汽含量和气溶胶浓度较大的大气边界层内，水汽连续吸收的冷却率最大时可达１．３Ｋ／ｄ，气溶胶的冷却率最大时可达到１．６６Ｋ／ｄ，二者对长波冷却率的贡献均不容忽视     

以能量观点研究可见光辐射在大气中的衰减

2004年9月至2006年10月,在华北地区的4个站开展了太阳辐射、气象参数等的综合测量,得到了可见光辐射QVIS、总辐射Q等的变化特征。水汽和散射因子对QVIS/Q有明显的影响,同时对QVIS也有明显的作用。基于能量观点,建立了实际天气QVIS小时累计值(时累)的经验模式,得到了较好的计算结果。水汽因子对于QVIS在大气中的传输有一定的作用,应该给予足够重视。计算表明,华北地区受水汽因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为8.78W·m-2和4.24%,受散射因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为171.91W·m-2和95.76%。华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中的QVIS分别为16.54W·m-2和311.07W·m-2,这一能量损失有季节变化和区域差别。敏感性实验表明,到达地面的QVIS对水汽因子、散射因子的变化有不同的响应,QVIS对散射因子的变化比对水汽因子的变化更为敏感。水汽因子与可见光辐射之间的关系密切,水汽因子项的真正含义应该是大气中的各种物质成分(气、液、固态)对可见光辐射直接和间接(通过化学和光化学反应,包括均相和非均相过程)利用的总和。利用QVIS经验模式计算了大气顶的QVIS,其计算误差为3.5%。在目前及未来研究中,应重视和考虑消耗于大气中的这部分与水汽有关的能量。采用能量观点与实测资料相配合来理解和探索大气中的物理化学过程和规律是一种有效、实用的方法。     

气温与地表辐射收支的联系：基于禹城和栾城站点资料的分析

基于对华北禹城和栾城站2005—2006年辐射和气象数据的分析,建立了大气内能与地面总辐射、大气物质吸收、物质散射、大气动能和净辐射之间的能量关系。经验关系可以模拟出2站温度“月平均”的变化规律,其“月平均”计算值与观测值最大正负偏差分别为3.84和-4.05℃,“年均值”计算值与观测值的偏差小于0.36℃。敏感性计算表明,气温对净辐射的变化最敏感,其次是散射因子、吸收因子、地面总辐射、地面风速。净辐射、散射因子、吸收因子、总辐射和地面风速分别增加5%造成气温的变化分别为0.93、-0.40、0.23、-0.20和-0.12℃。研究温度的变化,除了考虑有限的温室气体（如CO2、水汽和臭氧等）的作用,还要考虑其他物质的吸收作用、气液固相物质的散射作用、地表组成和特性的变化、地面风速的变化、总辐射的变化,尤其要重视净辐射的变化。     

五道梁地区的太阳紫外辐射

该文利用１９９３年９月－１９９４年８月五道梁站的太阳辐射观测资料。分析了该地区太阳紫外辐射的气候学特征。结果表明：该地区的太阳紫外辐射年平均日总量为０．７３ＭＪ／ｍ＾２，小于拉萨地区、而大于高原东北侧的河南走廊地区；紫外辐射的瞬时极大值较大，７月份可达５６Ｗ／ｍ＾２，大于河区而略小于拉萨地区。     

Observations and estimations of PAR and solar visible radiation in North China

Integrated observations were made of solar irradiance (including photosynthetically active radiation (PAR), visible radiation (VIS), global radiation (G), etc.), and meteorological parameters at 4 stations in North China between September, 2004 and October, 2006. The ratios of hourly sum of PAR to G (H _PAR/H), VIS to G (H _VIS/H), and PAR to VIS (H _PAR/H _VIS) varied smoothly but exhibited significant diurnal, daily, seasonal variations, and were influenced by several factors, such as water vapor, cloud, haze, etc. The objective of this paper is to develop empirical formulas for estimation of hourly and daily sums of PAR and VIS and their relationship under all sky conditions in North China. The calculated PAR and VIS were in agreement with measured values, the relative biases were 13.0?% and 12.4?% for hourly sums, 9.9?% and 9.0?% for daily values, respectively.     

上海地区地面太阳紫外辐射的观测和分析

通过对上海地区2001～2003年地面太阳总辐射和紫外辐射观测资料的分析表明：（1）上海地区太阳辐射和紫外辐射年总量分别为4487．1MJ／m^2和149．6MJ/m^2。（2）紫外辐射的季节变化特征十分明显，夏半年（4-9月）各月极大紫外辐射强度远大于冬半年（10月～次年3月），7月份最强，12月份最弱。（3）不同天气条件下，紫外辐射日变化显示出明显的差异，晴天强且稳定，多云天气波动较大，阴天则次之。（4）紫外辐射占总辐射的比例（η）也显示冬半年低，夏半年高的分布特征。（5）影响上海地区到达地面紫外辐射的主要因子有：太阳高度角的大小大致决定了到达地面紫外辐射的强弱，两者具有相近的年变化趋势；云、雨等天气类型是影响紫外辐射的重要因子；大气能见度对紫外辐射也有比较明显的影响。     

Direct Radiative Effect of Aerosols on Net Ecosystem Carbon Exchange in the Pearl River Delta Region

The environmental impact of aerosols is currently a hot issue that has received worldwide attention. Lacking simultaneous observations of aerosols and carbon flux, the understanding of the aerosol radiative effect of urban agglomeration on the net ecosystem carbon exchange(NEE) is restricted. In 2009-2010, an observation of the aerosol optical property and CO_2 flux was carried out at the Dongguan Meteorological Bureau Station(DMBS) using a sun photometer and eddy covariance systems. The different components of photosynthetically active radiation(PAR),including global PAR(GPAR), direct PAR(DPAR), and scattered PAR(FPAR), were calculated using the Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer(SBDART) model. The effects of PAR on the NEE between land-atmosphere systems were investigated. The results demonstrated that during the study period the aerosol optical depth(AOD)reduced the DPAR by 519.28±232.89 μmol photons · m~(-2)s~(-1);, but increased the FPAR by 324.93±169.85μmol photons ·m~(-2)s~(-1);, ultimately leading to 194.34±92.62 μmol photons · m~(-2)s~(-1); decrease in the GPAR. All the PARs(including GPAR,DPAR, and FPAR) resulted in increases in the NEE(improved carbon absorption), but the FPAR has the strongest effect with the light use efficiency(LUE) being 1.12 times the values for the DPAR. The absorption of DPAR by the vegetation exhibited photo-inhibition in the radiation intensity 600 photons · m~(-2)s~(-1); in contrast, the absorptions of FPAR did not exhibit apparent photo-inhibition. Compared with the FPAR caused by aerosols, the DPAR was not the primary factor affecting the NEE. On the contrary, the increase in AOD significantly increased the FPAR, enhancing the LUE of vegetation ecosystems and finally promoting the photosynthetic CO_2 absorption.     

用卫星资料计算我国东部地区晴空太阳辐射

根据光的多次散射理论的离散纵标法，利用我国东南沿海地区探空站的资料，计算出不同高度上分谱段的太阳直接辐射和向上，向下散射辐射，与相应时刻的卫星测值（可见光，红外通道S－VISSR计数值）进行逐步回归拟合，建立晴空状况下卫星测值与大气中各高度太阳直接辐射和攻射辐射的统计模式，并将拟合方法进行稳定性检验，据此可以利用卫星资料计算各高度分谱段的太阳直接辐射和散射辐射。     

张掖地区的光合有效辐射特征

光合有效辐射(PAR)是植物进行光合作用的重要能量来源。本文利用HEIFE期间在临泽(FOP)和张掖(BOP)取得的太阳分光辐射资料，分析研究了张掖地区的光合有效辐射。结果表明：张掖地区晴天PAR在太阳总辐射中所占的比例在0.419-0.426之间。季节变化不明显；多云天气条件下比值大于晴天，且有较明显的季节变化，夏季大。冬季小。文中还根据实际观测资料拟合得到了张掖地区PAR的经验公式，据此估算和讨论了张掖地区PAR的分布情况．     

2000—2016年中国再分析辐射资料与观测值对比

大气再分析辐射资料克服了传统的地面观测资料缺乏和台站分布不均的缺点,以及卫星遥感反演算法的适用性和传感器精度等问题,采用不同的模型对太阳辐射状况进行动态模拟,并结合实际观测数据对模型进行校正,建立了长时间序列和不同分辨率的数据产品。尽管目前再分析辐射产品评估已经有较多的研究,但是针对我国长时间序列太阳辐射变化的不同再分析辐射资料间的精度对比评估较少,尤其缺乏不同再分析辐射资料空间差异性研究。选取2000—2016年NCEP/DOE、ERA-Interim、GLDASV2.1三种不同空间分辨率的再分析辐射资料,通过对比三种资料与我国辐射观测数据的差异,对三种再分析辐射资料在空间分布和时间序列的适用性进行详细的精确度评估。结果表明,从年资料对比来看,2000—2016年中国区域NCEP辐射资料显著高于其他三种资料,与观测值平均偏差约为1 342.2 MJ/（m2a）,东部地区高估现象严重。ERA辐射资料平均偏差为681.8 MJ/（m2a）,中国西部、华北及华中地区高估严重。GLDAS辐射资料平均偏差最小为130.2 MJ/（m2a）。从月资料对比来看,三种再分析数据在夏秋季月份的精度比冬春季月份要高。冬半年,三种再分析资料在海拔>1 000 m的东北大兴安岭、西北和云南等地相对误差低于海拔 < 1 000 m的华北、华中、华东、西南和华南地区;但夏半年这种分布现象不明显。