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日太阳辐射分布式模型研究

邓艳君  
【摘要】:本文在以往研究的基础上,综合考虑天空因素和地面因素对太阳辐射空间分布的影响,建立了日太阳辐射分布式模型。利用我国1km×1kmDEM数据、NCEP海平面气压再分析资料、气象站和辐射站的逐日观测资料,实现了起伏地形下我国太阳辐射日总量的分布式模拟,制作了2001年1km×1km分辨率的太阳辐射日总量空间分布图。 本文主要完成了以下几个方面的工作: 1)以压高方程为基础,建立地面气压模型,利用常规气象站实测资料和NCEP再分析海平面气压资料,率定模型参数,模拟月平均气压和日平均气压。加密站验证结果表明:月平均气压绝对误差平均值为0.93hPa,日平均气压绝对误差平均值为1.02hPa。制作了2001年我国1Km*1Km月平均气压和日平均气压空间分布图。 2)建立水平面三种起始数据:日天文辐射、干洁大气可能辐射和湿洁大气可能辐射的计算方案,完成了2001年我国1km*1km分辨率的水平面三种起始数据的空间制图,并对比分析了三种起始数据。湿洁大气可能辐射能较好的体现宏观地势对太阳辐射的影响,空间分布更加合理。 3)对比分析采用不同气象因子的6个水平面太阳辐射日总量估算模型的性能:2个以日照百分率为主导因子,气温日较差为修正项的综合模型拟合误差最小,精度最高;经典的日照百分率模型次之,但其模型系数最稳定可靠;3个气温日较差模型拟合效果最差。最终选用经验系数稳定、拟合精度较高的日照百分率模型,制作了2001年我国水平面太阳辐射日总量的空间分布图。 4)建立起伏地形下三种起始数据:天文辐射、干洁大气可能辐射和湿洁大气可能辐射的计算方案,完成我国1km*1km分辨率的2001年起伏地形下三种起始数据的空间制图,并对比分析了三种起始数据。 5)利用三种起始数据:天文辐射、干洁大气可能辐射和湿洁大气可能辐射,建立起伏地形下日太阳辐射分布式模型,实现了我国1km*1km分辨率的2001年起伏地形下太阳辐射日总量的空间制图。相似像元法验证的绝对平均误差为1.709MJ/m2,相对误差为15.22%,表明日太阳辐射分布式模型具有较好的模拟性能。 对比以往众多学者的研究内容和方法,本文有以下创新: 1)基于压高公式,考虑海拔高程、气温等因素对地面气压的影响,建立物理意义明确的物理经验统计模型推算地面气压,完成了精度高、分辨率高的地面气压空间制图。 2)充分考虑大气中各因子对辐射传输的影响,分别以天文辐射、干洁大气可能辐射、湿洁大气可能辐射为起始数据推算太阳辐射日总量,相对之前的研究,起始数据更加丰富。 3)对比了日照百分率模型、气温日较差模型、日照百分率和气温日较差综合模型三种共6个物理统计模型,分析了更多气象因子在太阳辐射估算模型中的应用。


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