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1957-2000年中国地面太阳辐射状况的研究

陈志华  
【摘要】:到达地面的太阳辐射量,是影响气候和环境最重要的物理量之一。常规气象观测所获得的日射资料由于其时间尺度长,地理覆盖范围广,因此对气候变化的研究,具有特别的意义。而资料质量的好坏与否将对了解环境和气候以及它们的变化产生重要影响。 本文设计和编写了一套完整的质量控制程序,这套程序包括物理阈值检验(QC1),总辐射的日照时数检验(QC2)和年平均总辐射时间序列标准差检验(QC3)三部分,并利用它,对1957-2000年间中国122个地面太阳辐射观测站点的逐日地面太阳总辐射、直接和散射辐射资料,进行了质量检验。在此基础上,研究了近40年来中国地面太阳辐射的时空分布特征和变化趋势,并分析了质量控制对该变化趋势的影响,最后对造成这种变化趋势的各种原因进行了分析。主要结论如下: 未通过QC1的总辐射、直接和散射辐射数据分别占其总数的3.07%、0.01%和2.52%,未通过QC2和QC3的总辐射数据分别为0.77%和0.49%。由于未通过质量控制的数据较少,质量控制不会明显改变近40年来中国地区地面太阳辐射的分布特征和变化趋势。但质量检验程序对于排除个别站点和时段观测资料的偏差仍然具有明显的作用。 近40年来地面太阳总辐射和直接辐射的总体变化特征类似,对于年平均值而言,1961至1989年下降趋势明显,而从1990年开始呈现出上升的趋势,但均没有恢复到40年来的平均值。其中在华南、川黔和长江中下游地区二者的下降趋势最为显著,且下降幅度均在冬季(1月)最大。值得注意的是,就近40年来地面太阳散射辐射来说,总体上并未呈现出明显变化。其中上升和下降趋势的站点呈交错分布的特点,沿海地区的站点大都呈上升的趋势,黄河中下游地区也是散射辐射上升趋势的高值区。 研究认为太阳常数的变化、大气Rayleigh散射和包括水汽在内的气体吸收的变化不是造成目前地面太阳辐射变化的主要因素。通过对中国28个大城市近40年来总云量和地面能见度的分析,得出总云量变化并非大部分地区总辐射变化的原因,而只是造成小部分地区总辐射变化的部分原因; 由于发现地面能见度的变化与总辐射的变化非常一致,而地面能见度与大气气溶胶具有很好的相关性,初步认为大气气溶胶含量的变化是地面太阳辐射变化的主要原因。但同时指出,气溶胶含量变化引起的或/和其他因素引起的云的光学厚度和寿命的变化也可能是引起地面太阳辐射变化的原因之一。


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