大气气溶胶光学厚度对长三角地区太阳辐射的影响

发布时间：2017-09-12 17:52

  本文关键词：大气气溶胶光学厚度对长三角地区太阳辐射的影响

  更多相关文章： 大气气溶胶光学厚度 太阳总辐射 散射辐射 MERRA再分析资料 太阳光谱特性 太阳辐射各向异性

【摘要】：大气气溶胶会使得太阳总辐射下降和散射辐射增加,进而导致气候、陆地生态系统生产力发生变化。长三角地区是我国经济发展最快的地区之一,随着工业快速发展和人口大量增加,污染物积聚排放,已经成为我国雾霾发生较为严重的地区之一。长三角地区又是我国重要的粮食产区,因此,定量研究大气气溶胶光学厚度(AOD)与太阳辐射之间的关系,可以为区域气候变化模拟、灰霾对农作物生育及其产量形成的影响等研究提供科学依据。本项研究分析了长三角地区太阳辐射和大气气溶胶光学厚度的变化趋势,通过模拟实验研究了大气气溶胶光学厚度对太阳直接辐射、散射辐射的影响,并在此基础上建立了晴空指数和大气气溶胶光学厚度对MERRA再分析资料中太阳辐射数据的校正方法。主要研究结论包括：(1)长三角地区年平均太阳总辐射1961-1980年呈现显著减少趋势,减少幅度为每十年0.98-1.4 MJ m~(-2)d~(-1);1980年开始呈现缓慢增加趋势,增加幅度为每十年增加0.17-0.36 MJ m~(-2)d~(-1)。1961-2012年长三角地区散射辐射整体上呈现缓慢增加趋势,散射辐射占太阳总辐射比例呈现明显增大趋势,近50年增大了20%,1990年以后增大趋势有所减缓。2000-2008年长三角地区的年平均AOD呈现明显增加趋势,增加幅度为每十年增长0.17-0.39,2008年以后有减少趋势但不显著。(2)PE塑料薄膜可以模拟雾霾的效果,同时不会改变太阳辐射光谱特征及太阳辐射各向异性特征。PE塑料薄膜代表的AOD水平会随着散射辐射占比的增大而下降,即天空越晴朗PE塑料薄膜所能代表的AOD水平就越高。12丝3层PE塑料薄膜可使太阳总辐射下降30%,散射辐射增加20%,所能代表的AOD水平在0.5左右,为重度雾霾水平。(3)随着AOD的增加,直接辐射呈现明显线性减少趋势,散射辐射呈现显著线性增加趋势,散射辐射与AOD之间的显著相关性说明散射辐射明显受到AOD的影响。(4)与观测资料相比,MERRA再分析资料太阳总辐射模拟值基本上高于观测值,年平均太阳总辐射模拟值比观测值高3-4MJm~(-2)d~(-1),二者年际变化趋势基本一致。而MERRA再分析资料散射辐射模拟值基本上低于观测值,年平均散射辐射模拟值比观测值低0.3-1.5 MJm~(-2)d~(-1),观测值呈显著增加趋势,模拟值增减变化趋势不明显。(5)利用晴空指数和AOD对MERRA再分析资料的太阳辐射模拟值进行校正。结果表明,晴空指数对太阳总辐射模拟值的校正效果较好,AOD对散射辐射模拟值的校正效果较好,且时间尺度越长校正效果越好。
【关键词】：大气气溶胶光学厚度 太阳总辐射 散射辐射 MERRA再分析资料 太阳光谱特性 太阳辐射各向异性
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X513;P422.1
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究目的与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 地表接收太阳辐射的时空变化11-13
• 1.2.2 辐射再分析资料的发展与应用13
• 1.3 研究内容与技术路线13-17
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 研究技术路线15-17
• 第二章 资料来源与方法17-23
• 2.1 太阳辐射资料来源与处理17-18
• 2.1.1 太阳辐射资料来源17
• 2.1.2 太阳辐射资料处理17-18
• 2.2 大气气溶胶光学厚度资料来源与处理18-20
• 2.2.1 大气气溶胶光学厚度资料来源18-19
• 2.2.2 大气气溶胶光学厚度数据处理19-20
• 2.3 MERRA再分析资料的辐射数据获取及处理20-23
• 2.3.1 MERRA再分析资料的辐射数据获取20
• 2.3.2 MERRA再分析资料的辐射数据处理20-23
• 第三章 长三角地区地表太阳辐射及大气气溶胶光学厚度变化趋势23-35
• 3.1 长三角地区太阳辐射时间变化趋势23-30
• 3.2 长三角地区AOD时间变化趋势30-32
• 3.3 本章小结32-35
• 第四章 地表太阳辐射与AOD的关系分析35-47
• 4.1 AOD对太阳辐射光学特性影响的模拟实验35-43
• 4.1.1 实验设计35-38
• 4.1.2 遮膜下太阳辐射强度及太阳辐射光谱的变化38-40
• 4.1.3 遮膜对太阳辐射各向异性的影响40-42
• 4.1.4 塑料薄膜模拟雾霾水平42-43
• 4.2 太阳直接辐射及散射辐射与AOD的关系43-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 基于AOD与地表太阳辐射关系的MERRA辐射数据校正47-61
• 5.1 MERRA辐射数据的验证47-52
• 5.1.1 MERRA日辐射数据的验证47-50
• 5.1.2 MERRA月辐射数据的验证50-51
• 5.1.3 MERRA年辐射数据的验证51-52
• 5.2 MERRA辐射数据的校正52-59
• 5.2.1 MERRA日辐射数据校正52-55
• 5.2.2 MERRA月辐射数据校正55-57
• 5.2.3 MERRA年辐射数据校正57-58
• 5.2.4 MERRA与观测的辐射数据不同时间尺度统计分析58-59
• 5.3 本章小结59-61
• 第六章 结论与展望61-65
• 5.1 主要结论61-62
• 5.2 研究特色与创新点62-63
• 5.3 存在问题与展望63-65
• 参考文献65-73
• 作者简介73-75
• 后记75-76

，

本文编号：838671