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中国太阳辐射区域影响因子研究

徐华  
【摘要】:云、气溶胶和水汽是影响太阳辐射最主要的气象因子,但不同时间尺度、不同区域各因子的影响程度各不相同;另外这三者之间亦不是相互独立的,使得太阳辐射的影响因子更加复杂。本文利用2000~2008年全国57个站点的总云量、低云量、相对湿度、降水量和地面太阳总辐射数据资料,MODIS卫星遥感的气溶胶光学厚度资料,详细研究了不同时间尺度下地面太阳辐射的影响因子。 月时间尺度下,总云量、相对湿度和气溶胶光学厚度对太阳辐射的影响具有区域性的特征,根据这些特征,将中国大陆划分为8个研究区域,在各个区域内,排除其他因子影响找出单一因子对辐射的影响程度并分清主次作用,并找出因子间的相互关系。结果显示: (1)新疆地区太阳辐射主要受到相对湿度的削弱作用,其次是总云量;西北地区中东部及东北地区,总云量是削弱太阳辐射的主要因子,其次是相对湿度;内蒙地区总云量对太阳辐射起衰减作用,气溶胶起增加作用,相对湿度起衰减作用,且总云量的作用远大于后两者;华北、黄淮、江汉、江淮地区太阳辐射受到相对湿度和总云量的削弱作用,两者作用强度相差不大,另外还受到气溶胶的增加作用,但相对前两者较弱;江南地区和西南地区,总云量是削弱太阳辐射的主要因子,气溶胶的增加作用相对弱;两广地区太阳辐射主要受到总云量衰减作用和相对湿度增加作用的影响。 (2)总云量在8个区域中对太阳辐射均有削弱作用,但在偏南的地区总云量的削弱作用更大;在中国北方,相对湿度对太阳辐射起到削弱作用,其中在内蒙地区,相对湿度的削弱作用较弱,而两广地区相对湿度对太阳辐射起增加的作用;在内蒙地区,华北、黄淮、江汉、江淮地区、江南地区和西南地区,气溶胶对太辐射的增加作用相差不大。 (3)在各地区总云量的影响因子不尽相同。总云量与相对湿度的线性拟合程度南方优于北方、沿海地区优于内陆地区,而总云量与气溶胶光学厚度的拟合程度则是北方高于南方。相关分析显示,在西北和内蒙地区总云量的变化主要取决于气溶胶光学厚度的变化,在东北和华北、黄淮、江汉、江淮地区相对湿度和气溶胶光学厚度两因子对总云量的作用趋于同等重要,而在南方的3个地区相对湿度对总云量起着更加重要的作用。 在年时间尺度下,分别讨论了太阳辐射趋势的影响因子及太阳辐射年际变化的影响因子,并对近几十年辐射长期变化的影响因子进行了初步探讨。结果显示: (1)太阳辐射长期变化趋势的影响因子较为复杂,单从整体的线性倾向上来看,在我国南方地区部分站点太阳辐射的变化趋势有部分因子可以解释,北方大部分地区辐射变化趋势则较难以解释。 (2)各要素对太阳辐射年际变化的影响在不同区域表现不同。在我国人口稠密区,总云量的年际变化与太阳辐射的年际变化呈显著的负相关关系,低云量则在我国南部地区对辐射的年际变化影响显著;在华北地区(天津除外)、云南、新疆地区相对湿度的年际变化与辐射的年际变化呈显著的负相关关系,降水则在东南沿海一带对辐射的年际变化影响显著;气溶胶光学厚度的年际变化在京津冀地区与辐射的年际变化呈现显著的负相关关系,在青海、四川重庆一带及云南西部地区则呈现显著的正相关。另外,在年际变化的尺度上,因子间的相互作用体现不明显。 (3)1963~2008年以来,新疆地区地面太阳辐射呈现显著下降的趋势,这可能与低云量的增加有关,而云量和相对湿度对华北、黄淮、江汉、江淮地区辐射的显著减少难以解释;太阳辐射的年际变化多取决于总云量,尤其在华北黄淮江淮江汉地区、西南和两广地区的多数站点,两者为显著的负相关关系;低云量与辐射在两广地区亦呈现显著的负相关关系。但由于缺乏这46年的气溶胶数据,太阳辐射的长期趋势变化和年际变化的影响因子还需要进一步研究。


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