中國大陸太陽輻射及其與氣象要素關系的研究.pdf

1、地球-大氣系統(tǒng)的輻射收支對大氣和海洋的熱力及環(huán)流狀況起著決定性的作用，塑造了地球氣候的主要特征，到達地面的太陽輻射量是影響氣候和環(huán)境最重要的物理量之一。因此對地面太陽輻射的研究具有特別的意義，能夠幫助了解地面輻射變化對環(huán)境、區(qū)域氣候的變化帶來的影響。 本文利用中國大陸122個常規(guī)地面輻射觀測站1961-2000年地面觀測太陽輻射的逐日總輻射、直接輻射、散射輻射和凈輻射資料，首先對資料進行質量控制閾值檢驗，在剔除錯誤數(shù)據(jù)和缺測數(shù)據(jù)

2、的基礎上，按照中國地理氣候區(qū)域的特征并考慮年總輻射，將中國大陸劃分為5個不同的輻射區(qū)域(東北區(qū)；西北區(qū)；青藏區(qū)；中南區(qū)，華東區(qū))，系統(tǒng)地分析研究了這40年來我國太陽輻射時空分布狀況和變化趨勢。分析了各區(qū)近40年來總輻射、直接輻射、散射輻射量的年代際距平變化；然后結合全國729個常規(guī)氣象觀測站點1961-2000年逐日云量資料和能見度資料提出了一種估算一年中任何一天太陽總輻射的計算模型，并作誤差分析；最后結合全國729個站點逐日平均氣溫，

3、194個站點逐日最高氣溫和最低氣溫分析地面接收到的太陽輻射和氣溫之間的相關關系，獲得了一些創(chuàng)新性的研究成果，歸納起來主要有： (1)中國大陸5個輻射氣候區(qū)域的總輻射和直接輻射量在1961-1990年之間呈下降趨勢，在上世紀80年代達到最低值，以青藏高原西南部地區(qū)降幅最明顯；在1991-2000年總輻射和直接輻射量有回升趨勢，其中青藏高原地區(qū)回升最顯著，但均未達到歷史最高水平。這與全球范圍內出現(xiàn)的Dimming和Brighteni

4、ng現(xiàn)象相對應。東北區(qū)；西北區(qū)；青藏區(qū)；中南區(qū)；華東區(qū)各區(qū)總輻射近40年來年均下降率分別為-1.24％/10a，-1.66％/10a，-1.60％/10a，-1.89％/10a和-1.93％/10a。各區(qū)近40年來散射輻射量除東北無明顯變化外，南疆和青藏高原有降低趨勢，而南方有略微增加趨勢。 (2)通過對云量的分析發(fā)現(xiàn)西北地區(qū)低云量略增加，而其他地區(qū)低云量和總云量都有不同程度的下降趨勢，各區(qū)總云量近40年來年均下降率為：-2.9

5、9％/10a，-1.68％/10a，-3.10％/10a，-1.17％/10a和-1.01％/10a，低云量變化率為：-1.51％/10a，4.46％/10a，-1.47％/10a，-0.89％/10a和-0.75％/10a。全國能見度在1961-2000年間不斷下降，與輻射下降趨勢相吻合。初步認為總輻射在1980年以前的下降原因是大氣顆粒物增多造成，但1980年后能見度年際變幅不是影響輻射年際變幅的主要原因。 (3)全國平均氣

6、溫在1961-2000年間呈上升趨勢，40年來平均上升0.84℃，年均日較差呈顯著下降趨勢，40年來全國平均下降0.92℃。逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫與總輻射、直接輻射、散射輻射和凈輻射顯著正相關。而年平均的各氣溫要素與年總輻射呈反相關的變化趨勢，說明大氣氣溶膠和溫室氣體的增加，一方面引起到達地面的太陽輻射下降，另一面減少長波射出，使近地面氣溫上升。春季接收輻射大于秋季，但是春季氣溫和秋季相差不大，這是氣溫對太陽響應滯后的結果(4

7、)基于云量和水平能見度提出的總輻射估算模型能較好的估算出太陽總輻射量。對中國大陸16個不同的代表站用多元回歸擬合求得擬合值與實測值結果進行比較與統(tǒng)計檢驗表明：總輻射擬合值與實測值之間相關顯著(相關系數(shù)為0.76-0.92)，擬合方法的均方根偏差RMSE為3.6 MJ/m2·d；平均偏差MBE為0.003MJ/m2·d；平均絕對偏差MABE為2.72 MJ/m2·d；平均絕對誤差MAPE為19.10％。本方法的優(yōu)點是簡單實用，僅需要目測當