中国近30年太阳日总辐射状况及其气候学模型研究

发布时间：2020-11-21 12:25

　　 太阳总辐射是许多领域进行科学研究的关键因素,由于缺乏辐射资料,需要探寻一种利用常规资料计算太阳辐射的方法,然而由于空气质量的影响经常被忽略,往往使得太阳总辐射计算结果误差较大。本文通过对全国62个站点1983-2012年到达地面的太阳日总辐射实测值的分析,研究了近30年来我国地面太阳日总辐射时空分布特征以及长期变化趋势。通过对2001～2012年全国23个站点气温、日照时数以及空气污染指数等实测资料的统计分析,在考虑太阳日总辐射与空气污染指数相关性的基础上,利用非线性回归法建立了以天文日照百分率、气温日较差与空气污染指数为主导因子的太阳日总辐射模型,这里简称为DSRM-Y (Daily Solar Radiation Model-Y),检验其效果并与已有DSRM-C模型(Daily Solar Radiation Model-C)进行效果比对,利用DSRM-Y模型,观察日总辐射随空气污染指数的变化情况。得出以下主要结论：(1)我国太阳日总辐射主要分布特征是西北高、东南低,内陆地区高于沿海地区,高原地区高于平原地区,干燥地区高于湿润地区。无论是全年还是四季辐射,青藏高原都以一个稳定高值区存在,川黔渝山地常年维持一稳定低值区。(2)30年间,我国太阳日总辐射总体呈上升趋势,春季上升趋势最为明显,其次是夏季、秋季和冬季。全年1993-2002年代与1983-1992年代相比大部分站点辐射上升,且集中分布在青海与西藏南部,而2003-2012年代与1992-2002年代相比,上升、下降站点呈1：1分布,且辐射变化格局不集中,从四季来看,日总辐射上升最明显区域集中在狮泉河与那曲两站。75%站点全年与四季总辐射气候倾向率为正值,太阳日总辐射上升。(3)23站点日总辐射与API均呈负相关。全年与四季日总辐射模型参数a、b、c变化平缓,参数d变化显著。对比全年与四季模型,应该根据不同季节各地区辐射模型效果的优劣来选择适合的模型,从而提升模型的计算精度。(4)从模拟与预报检验共同结果来看,无论是全年还是四季模型,其MBE值与RMSE值都显示了DSRM-Y模型较高的拟合效果。模拟与预报散点图也可以看出,在实测值与估测值组成的坐标系中,坐标点基本沿y=x线两侧分布,模型拟合效果同样较好。(5)23个站点全年DSRM-Y模型的RMSE值均小于DSRM-C模型,四季DSRM-Y模型的RMSE值小于DSRM-C模型的站点占总量的91%,所以无论是全年还是四季,本文辐射模型效果高于DSRM-C模型。当空气污染指数上升后,西宁、上海、昆明的太阳日总辐射值均呈现减少趋势,一定程度上说明了空气污染的加剧导致了太阳日总辐射的减少。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P422.1
【部分图文】：

本文的研究资料分为两部分，一是全国６２个站点（图２．１?（ａ））?１９８３？２０１２年研究太阳曰??总福射时空分布Ｗ及长期趋巧变化所涉及的逐日太阳日总福射实测资料（单位：ＭＪ，ｎＴ２，ｃｒｉ）；??二是全国２３个站点（图２．１化））常规气象站２００１￣２０１２年逐日最高气温（单位：‘〇、最??低气温（单位：°０、日照时数化）资料，福射观测站同期逐日太阳总福射（单位：？江Ｉ）??观测数据ｌｉｔ及同时段逐日空气污染指数数据。研究涉及的气象资料（包括常规气象资抖与??太阳日总福射资料）和空气污染指数资料分别来源于国家气象信息中必和中华人民共和国??环保部数据中也。对数据进行必耍的内插巧正，＾心保证其有效性。??在此指化下文各物理尝代表符号：ｇ表示到込地面的太阳日总福射、０）表示到达大气??上界的夭文福射日总量、〇表示气温日较差、表示夭文日照百分率、／＞表示空气巧染指??数、表示样本量。??Ｉ?Ｉ?Ｎ?八?ｄ?．?１！?／?Ｉ?＇Ｊ?＾?．１１??１０．?Ｎ－？？？之?！?，?，１?们＇？／?！?，?．１??／?－ｆ?／????Ｌ與午一——一??Ｉ?１－’巧．／?／?ｉ?巧１??０?３Ｑ０?６００?１．２００?Ｋｎａ?＊?１?０?３００６００?１．２００?ｋｍ?＊?５??〇？?Ｉ．．?／?：?＾?

图５．９?（ｂ）显示的是全年模巧预报检验均方根误差化１你￡地理分布。化Ｉ您￡均值为２．％??ＭＪ．ｍ－２．ｄ－ｉ，总体米说预报效果较好。大部分站点处于１．００￣２．００?巧２．００？３．００??范围内，分别占３５％和４８％，预报效果好。在３．００￣４．００?之间的站点有??乌鲁木齐、贵阳、济南，化Ｉ伤怎值分别为?３．１７ＭＪ－ｍ－２．ｄ‘ｉ、３．７１ＭＪ．ｍＡｃｆｉ、３．００ＭＪｉｍ’２，ｄ－ｉ，??预报效果一般。哈尔滨是唯一化做￡值超过４．００?的站点，达到５．０６?ＭＪ’ｍ－ｄ－ｉ，??预报效果最差。??

本文的研究资料分为两部分，一是全国６２个站点（图２．１?（ａ））?１９８３？２０１２年研究太阳曰??总福射时空分布Ｗ及长期趋巧变化所涉及的逐日太阳日总福射实测资料（单位：ＭＪ，ｎＴ２，ｃｒｉ）；??二是全国２３个站点（图２．１化））常规气象站２００１￣２０１２年逐日最高气温（单位：‘〇、最??低气温（单位：°０、日照时数化）资料，福射观测站同期逐日太阳总福射（单位：？江Ｉ）??观测数据ｌｉｔ及同时段逐日空气污染指数数据。研究涉及的气象资料（包括常规气象资抖与??太阳日总福射资料）和空气污染指数资料分别来源于国家气象信息中必和中华人民共和国??环保部数据中也。对数据进行必耍的内插巧正，＾心保证其有效性。??在此指化下文各物理尝代表符号：ｇ表示到込地面的太阳日总福射、０）表示到达大气??上界的夭文福射日总量、〇表示气温日较差、表示夭文日照百分率、／＞表示空气巧染指??数、表示样本量。??Ｉ?Ｉ?Ｎ?八?ｄ?．?１！?／?Ｉ?＇Ｊ?＾?．１１??１０．?Ｎ－？？？之?！?，?，１?们＇？／?！?，?．１??／?－ｆ?／????Ｌ與午一——一??Ｉ?１－’巧．／?／?ｉ?巧１??０?３Ｑ０?６００?１．２００?Ｋｎａ?＊?１?０?３００６００?１．２００?ｋｍ?＊?５??〇？?Ｉ．．?／?：?＾?
【参考文献】

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1 马琪;杜继稳;延军平;白晶;;1961—2009年大同市太阳辐射变化特征及其与气象要素的关系[J];气象与环境学报;2012年02期

2 杜春丽;沈新勇;陈渭民;施帅红;;43a来我国城市气候和太阳辐射的变化特征[J];南京气象学院学报;2008年02期

3 王雅婕;黄耀;张稳;;1961～2003年中国大陆地表太阳总辐射变化趋势[J];气候与环境研究;2009年04期

4 左大康,王懿贤,陈建绥;中国地区太阳总輻射的空間分布特征[J];气象学报;1963年01期

5 张运林,秦伯强,陈伟民,胡维平;太湖无锡地区太阳总辐射的气候学计算及特征分析[J];应用气象学报;2003年03期

6 许吟隆,Richard Jones;利用ECMWF再分析数据验证PRECIS对中国区域气候的模拟能力[J];中国农业气象;2004年01期

7 童成立,张文菊,汤阳,王洪庆;逐日太阳辐射的模拟计算[J];中国农业气象;2005年03期

8 申彦波;张顺谦;郭鹏;王香云;;四川省太阳能资源气候学计算[J];应用气象学报;2014年04期

本文编号：2892995