中国紫外与光合有效辐射的联网观测及其时空分布特征研究

【摘要】：在中国生态系统研究网络的野外观测站点建立了中国紫外与光合有效辐射观测网并进行长期的辐射观测研究,可以获取并积累辐射理论研究和模式发展所亟需的辐射资料,为气候预测提供依据; 辐射观测数据是揭示我国气候形成、了解气候资源、规划农林业发展的基础科学数据之一。在中国紫外与光合有效辐射观测网采用统一的并与世界辐射观测接轨的标准观测方法和观测仪器进行地基辐射观测,无论是对全球变化、环境外交,还是对我国国民经济发展都具有重要的理论意义和实际应用价值。 在中国7种典型生态类型共36个野外定位观测站建立了稳定性好、精度高且便于操作的地基辐射观测系统。采用科学的管理方式、建立了辐射数据以及相关的常规气象要素数据的质量控制方案,对我国陆地生态系统研究网络的地基辐射特征进行了联网观测和研究,并对观测数据进行了深入分析,掌握和揭示了地基辐射的变化特征及其在中国的分布特征。本文的主要工作内容如下: (1)辐射仪器标定方法的研究。通过集成腔体表和太阳跟踪器建立了总辐射表的精确标定系统,经标定的总辐射表的精度为3%,低于WMO认可的总辐射表的精度。利用紫外/光合有效辐射光谱仪和辐射标准灯建立了紫外辐射表和光合有效辐射表的标定方法,标定后的紫外辐射表的不确定为5%,达到了WMO观测工作表灵敏度的精度要求。光合有效辐射表的精度仅为5%,能够很好的满足WMO辐射观测所要求的标准。 (2)近地面层辐射垂直变化观测研究。在北京325米气象塔进行了辐射梯度观测,发现北京城市近地面层的紫外辐射和直接辐射存在着明显的垂直变化,近地面层的污染状况是引起辐射梯度变化的主要因子之一。在污染严重的天气条件下辐射的垂直梯度变化大于晴好天气时的变化幅度,而在沙尘暴天气时辐射的垂直梯度变化很小。通过分析冬季的垂直观测数据发现,北京城市紫外辐射和直接辐射衰减率的日变化趋势是一致的,都是双曲线型,早晨衰减率大,而中午的衰减率最小,午后衰减率又逐步回升。 (3)沙尘暴对辐射影响地观测研究。在沙尘暴过程中,北京城市的总辐射、紫外辐射、光合有效辐射以及净辐射都大幅度减少。在大量外地沙尘粒子输入的情况下,