山西省太阳能资源时空分布特征及利用潜力评估

按照中国气象局发布的太阳能资源评估方法,利用山西省近30 a 3个辐射观测站的太阳总辐射资料和105个站的日照资料,采用气候学方法计算了山西省的太阳总辐射,在分析山西省太阳总辐射的空间分布和时间演变特征的基础上,计算了山西省太阳能资源的各种参数,对区域太阳能资源潜力进行了客观评估。结果表明山西省太阳能资源储备丰富、稳定、可开发利用日数较多,特别是山西北部地区,尤其适合进行太阳能资源开发利用。     

大气红外窗区(10.5-11.5μm和11.5-12.5μm)辐射传输的敏感性试验

大气窗区卫星红外遥感的辐射资料可应用于地表温度的确定,但必须考虑大气影响。为此,本文利用辐射传输模式和中纬度及青藏高原模式大气,用数值模拟的方法研究了大气和地表状态(大气温、湿廓线、地表温度与高度)的改变对大气顶红外窗区射出辐射的影响以及射出辐射对发射方向(天顶角)依赖关系。主要结论见正文小结。     

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。     

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.     

六种HFCs的辐射强迫与全球增温潜能

采用最新分子吸收数据集HITRAN2004中6种氢氟碳化物（HFCs）的吸收截面数据,建立了它们的相关K-分布的辐射计算方案,研究了这些长寿命温室气体浓度变化引起的辐射强迫,比较了它们的全球增温潜能。结果表明,从1750年到2005年由于这些气体浓度变化引起的总的辐射强迫约为0、0066Wm^-2,未来100a的辐射强迫结果说明它们对未来全球变暖的贡献不容忽视。     

中国大气短波吸收辐射的气候研究

根据ＥＲＢＥ和ＩＳＣＣＰ资料，以及实测和计算的地表吸收辐射资料，计算并讨论了我国大气短波吸收辐射的时空分布特征；分析了其与各影响因子的关系。结果表明，大气短波吸收辐射随纬度和拔高度变化明显，其与天文辐射、水汽压的相关也很显著，总云量对它的影响仅在东部地区有所反映。     

格尔木地区总辐射、反射辐射的变化特征

格尔木辐射站是青海省唯一的太阳辐射观测一级站,地处柴达木盆地,太阳总辐射及地表反射辐射均较强.1993—2011年19 a的观测结果表明:反射辐射时总量的变化规律与总辐射时总量同步,只是量值比较小,总辐射瞬时最大值为1 596 W/m²,反射辐射瞬时最大值为383 W/m²;总辐射日总量、反射辐射日总量的年变化曲线呈不规则的正弦波曲线变化过程,两者变化趋势完全一致;总辐射日总量、反射辐射日总量的年变化、年际变化与日照时数相同,说明日照时数是太阳总辐射、反射辐射的重要影响因素之一;总辐射日总量、反射辐射日总量均是夏季>秋季>春季>冬季,反射比是冬季>春季>秋季>夏季;反射比分布主要与太阳高度角的变化有关,反射比的大小取决于地面的性质和状态,地面被积雪覆盖时,各时及日反射比值明显大于晴天和土壤潮湿的时期.     

利用辐射数据构建云物理结构

本文运用CloudSat卫星上搭载的雷达探测数据和AQUA卫星搭载的辐射光谱仪探测数据,选择2007年1月至2010年12月期间,地理位置位于（15°~45°N,145°~165°E）区域内（远海）发生的云场数据开展分析,研究云的物理结构特征与其光谱辐射特性的相互关系。不同光谱波段对云物理结构变化的响应情况各有不同,首先从MODIS光谱仪22个云相关光谱波段中分析并选择出与云物理结构特征密切相关的光谱组合（包含13个波段）,而后开展了这些光谱波段的云辐射特性与云物理结构特征的相互变化关系研究。统计分析表明,在外部大气、地表条件以及太阳入射辐射变化不大情况下,云的结构变化与其光谱辐射变化之间总体存在单调相关关系,物理结构变化不大的云廓线之间其光谱辐射的变化也小,反之也成立,即光谱辐射变化小的云廓线之间物理结构变化也小。从而,对于某些内部物理结构特征未知的云,利用与其光谱辐射特性相近的云结构数据可实现自身垂直结构信息的重建。基于光谱辐射相近则云物理结构很可能相近的特点,本文对未知云场的物理结构重建开展了模拟试验,试验结果表明光谱相近原则匹配物理结构的方法一定程度上能够实现云物理结构的构建,为利用被动遥感数据推测云物理结构特征研究提供参考。     

一堆气候模式的灵敏度分析

在本文中我们设计了一个只有垂直方向的一维气候模式。该模式可以用来研究大气中CO_2气体浓度从330增加到660ppm时地面温度的变化。同时我们将分析几个反馈机制对气候系统灵敏度的贡献,其中包括大气湿度反馈、云反馈和地面反射率反馈等机制。     

气候系统及模式中反馈机制研究 I.概念和方法

气候系统中存在着各种各样的气候反馈机制,而气候模式对这些反馈机制描述的差异,正是造成不同模式对同一直接辐射强迫（如二氧化碳加倍）的响应不同的主要原因。因此,只有正确描述气候系统中的各种反馈作用,气候模式才可能用来对未来的气候变化进行预测。为此,本文首先介绍了气候系统及模式反馈机制分析研究时所常用的一些概念,如气候敏感性参数、云辐射强迫等,随后概述了气候模式反馈机制比较分析时常用的各种方法,并指出了这些方法各自的优缺点。而详细的有关气候系统及模式中反馈作用及其机制的分析则在文章的第ＩＩ部分给出。