疏勒河流域地面太阳辐射特征及再分析辐射资料适用性研究

发布时间：2020-09-21 12:06

　　 地球大气上层太阳辐射的时间变化和空间分布是引起地球上各种天气现象和气候变化的最主要根源,太阳辐射能随时间的长期变化是当前全球气候变化的重要组成部分。传统研究辐射时空变化特征依赖于各种实测资料和数据,可能会存在一定的误差。近年来,再分析资料作为一种重要的气象数据来源,在大气科学领域中发挥的作用越发重要。本文利用疏勒河上游老虎沟流域4200m高寒草甸区和海拔4550m冰川消融区两处的自动气象站2010—2013年的向下短波辐射,向上短波辐射和净短波辐射对疏勒河流域的地面太阳辐射的年、季节的时间尺度和空间尺度的变化特征进行了分析;并利用实测资料,对疏勒河流域的三种再分析辐射资料的适用性进行了评估。本文主要得到以下几点结论:(1)疏勒河上游地面太阳辐射的时间变化如下,在年变化特征方面,疏勒河流域地区的向下短波辐射和净短波辐射具有明显的年变化特征,呈单峰型;向下短波辐射和净短波辐射在1-6月增加,并达到峰值,在6月-9月有小幅度波动减少,随后减少,在12月或来年1月减少至最小值。向上短波辐射无明显规律,在4200m高寒草甸区,向上短波辐射最大值出现在3-5月,最小值出现在7-8月;冰川消融区的最大值出现在6-7月,最小值出现在1月或12月。季节变化特征方面,将高寒草甸区分为生长季和非生长季,冰川消融区分为湿季和干季。4200m测站的辐射三分量的变化波动较大。向下短波辐射季节非生长季中在1-5月增长,9-12月减小。向上短波辐射季节非生长季中在1-5月和9-12月都呈现先增加后减小的趋势。净短波辐射则是1-5月基本保持匀速增长,9-12月基本稳定减少。向上短波辐射的季节变化特征不明显。冰川消融区则是向下短波辐射波动比较大,向上短波辐射季和净短波辐射在干湿季的变化波动较小。向下短波辐射和净短波辐射均在1-5月增长,9-12月减小。向上短波辐射季节湿季中在1-5月和9-12月都呈现波动趋势。(2)疏勒河上游地面太阳辐射的空间变化如下,两个实测站点的辐射三分量呈现较为不同的空间差异。4550m测站比4200m测站接收到的向下短波辐射通量大,向上短波辐射较大,净短波辐射通量较小。4200m测站所在的高寒草甸区的短波辐射的离散程度明显大于冰川消融区。(3)再分析辐射精度在年和季节尺度上的评估结果如下,首先在年尺度上,三套再分析辐射资料都能比较好的拟合向下短波辐射和净短波辐射的年变化规律,但只有Har能准确反映向下短波辐射和净辐射在每年6-7月小幅度的震荡减少。总体而言,ERA-Interim的低估程度最大,CERA-SAT其次,Har表现出高估,但偏差程度很小,精度最高。三套再分析资料对于向上短波辐射的精度很低。在季节尺度上,三套再分析辐射资料可以反映出不同季节向下短波辐射和净辐射的变化曲线并呈现出不同程度的低估,但只有Har能准确反映向下短波辐射在每日的震荡变化。在向上短波辐射的拟合方面,三套再分析资料的适用性都较低。从各个评估指标来看,ERA-Interim的偏差最大,CERA-SAT其次,Har拟合程度最好,精度最高。总体而言,Har的精度最高,在研究区的适用性最好。(4)再分析辐射精度在空间尺度上的评估结果如下,三套再分析辐射资料都可以基本拟合出向下短波辐射和净短波辐射,Har在海拔4200m测站所代表的高寒草甸区和海拔4550m测站所代表的冰川消融区的精度最高,CERA-SAT的适用性其次,ERA-Interim的精度相对较低;两处不同下垫面的区域中,三套再分析资料在模拟向上短波辐射的表现都很差。再分析资料的精度在4550m的冰川消融区的精度要略好于4200m处的高寒草甸区。
【学位单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P422.1
【部分图文】：

7图 1-1 技术路线图2 研究区概况疏勒河流域位于甘肃省河西走廊西端，介于 92°11′--98°30′E，38°00′--42°48′N之间。东起嘉峪关与讨赖河为界，西与新疆维吾尔族自治区毗邻，南起祁连山与青海省相邻，北与蒙古共和国和我国内蒙古自治区接壤，是河西走廊内三大内陆

图 2-1 疏勒河上游流域概况3 研究数据与方法3.1 研究数据3.1.1 实测数据1958 年，伴随着中国冰川学的诞生，大批野外考察站也随之建立。中国科学院祁连山冰川与生态环境综合观测站（39°30′N，96°30′E，最早因地识有误，名为野马山冰川观测站，后纠正为大雪山冰川观测站，又有老虎沟观测站之称），该站位于我国祁连山西段北坡，疏勒河上游流域，是祁连山两大冰川集聚区之一。中国科学院兰州冻土研究所于 1958 年 10 月-1962 年 5 月期间在此定点开展关于冰川气象、冰川运动、冰川物质平衡、冰川水文、冰川地貌等方面的检测研究工作。此后迫于种种原因，监测被迫终止，仅于 20 世纪七十、八十年代展开

图 3-1 双线性插值原理图资料是分层的格点数据，为了利用实测站点数据对再分析检验时，需要将再分析格点的分层数据进行双线性插值，。图 3-2 利用双线性插值对多层再分析资料原理图法

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本文编号：2823462