编辑: xiong447385 | 2015-07-31 |
3 2 误差分析 为检验公式的精度 文章采用太湖湖泊生态系统研究站 年实测资料对其计算结 果进行效果检验 结果见表 ? 表5太阳总辐射计算值 !实测值及相对误差 月份 年平均 实测值 # # 计算值 # # 相对误差 由表 可以看出 计算值与实测值相差很小 相对误差大多低于 超过 的月 份只有 个月 年平均误差仅为 由此可见上述太阳总辐射气候学计算公式精度 较高 用其来计算月平均总辐射日总量完全是可信的 ?
3 3 特征及原因分析 利用式 计算出 ? 年逐年太阳总辐射的年平均日总量 图?图太湖无锡地区太阳总辐射年平均日总量计算值及 总云量的多年变化 ? 年 从图 可以看出太湖无锡地区近 年来太阳总辐射的变化趋势为在波动中有所减 少 这与全国太阳总辐射的变化趋势一致≈ ? ?计算各年年平均日总量距平均值 发现 其大致可分为三个时段 ? 年其距平均值基本为正 为负的只有 年?年距平均值正负交替出现 ? 年距平均值基本为负 为正的年份仅占 从 年到 年每 年距平均值为负的年数分别为 年年年年这期张运林等 太湖无锡地区太阳总辐射的气候学计算及特征分析 也有力说明了太阳总辐射的减少趋势 ? 影响到达地面太阳辐射强弱变化的因素有很多 一般而言 决定太阳辐射逐月变化规 律的主要因素是太阳的运行规律 ?到达大气层顶的太阳辐射随太阳的位置变化 其每月 辐射量基本为定值 而进入大气层后 由于大气分子 !云量 ! 大气中水汽及悬浮物等对太阳 辐射的吸收 ! 反射 ! 散射作用削弱了到达地面的太阳辐射程度 ?因此到达地面的太阳辐射 并不完全遵循太阳的运行规律 而是在其基础上又叠加了外在因素的影响 ? 在影响太阳 辐射强弱变化的众多因素中 我们可以近似假设大气成分不变 而大气中水汽与云量关系 密切 因此可从云量和大气悬浮物两方面来分析总辐射减少的原因 ? 由图 可知 近 年来太湖无锡地区到达地面的太阳总辐射大致与总云量成反比关系 一般来说 云量减 少 太阳总辐射增加 反之减少 ?但它们之间的变化并不是完全相反 如年年云量较 年 年都有所减少 然而它们的实际辐射不但没增加反而跟着减少 这 说明除云量外其它因素对太阳总辐射也影响较大 这其中大气悬浮物就是一个重要因子 ? 大气悬浮物的作用与云相似 当其增多时 太阳总辐射减少 反之增加 ?分析近 年来总 云量和低云量 发现其变化不大 总云量距平均值在零左右来回波动 总云量没有明显增 加 相反其低云量近 年来距平值都为负值 见图 说明低云量不但没增加反而减少 因此可以初步认为太阳总辐射的减少并非云量的变化引起 主要是由于大气中悬浮物增 加所致 ? 图 太湖无锡地区 ? 年总云量 !低云量距平值变化曲线 图为年来太阳总辐射 ! 天文辐射和总云量的各月多年平均值 曲线呈上凸的抛 物线形式 总辐射年内变化表现为夏季大 !春秋季次之 ! 冬季最小 其变化趋势基本上与天 文辐射变化趋势相同 体现了天文辐射在实际总辐射中的主导位置 ? 但到达地面的太阳 总辐射除受天文辐射的影响外 大气层的衰减也是一重要因素 其在 ! 月份表现尤为突 出 ?天文辐射在 ! ! 月份差异较小 但到达地面的太阳实际辐射经大气层衰减后其变 化趋势不再跟天文辐射相似 这反映了大气对太阳辐射的衰减作用 ? 月份天文辐射达 应用气象学报卷一年最大值 而总辐射的计算值相对于 ! 月而言却出现一相对低值 这主要是由于 月 份无锡地区进入梅雨季节 降水较多 日照较少 云量增多所致 如图 所示 云量在 月 份达一年最大值 ? 总辐射一般 ! 月份 达一年最大值 这是由于在 ! 月份无锡 地区进入少雨季 降水很少 日照百分率也 达到一年最大值 而此时云量也相对雨季 而言有明显减少 致使太阳辐射计算值达 一年最大值 ?总辐射计算值在 ? 月份 下降速率十分明显 这是因为 月份太湖 地区受台风的影响 出现降水量年过程线 中另外一个峰值≈ 云量在 月份出现一 低值后又迅速上升 从而使得总辐射计算 值在 ? 月份出现明显下降趋势 ? 图 天文辐射 !总辐射计算值及总云量年内变化 由于日照百分率与总辐射计算值存在统计上的线性相关 其变化直接影响到总辐射 的变化 因而完全有必要对其变化特征进行分析 ?图 给出了无锡站 ? 年日照 百分率的逐年变化曲线 ! 年滑动曲线 !变化趋势及多年平均值曲线 其中变化趋势的计 算采用线性方法 即κ=Ε(τι ? τ)(ψ ι ? ψ) Ε (τι ? τ) ι ν ( ) 式中 κ 为日照百分率变化趋势 , τι 为时间( ) , ψ ι 为日照百分率 , τ !ψ分别为时间和日照百 分率的平均值 , ν ? 图 太湖无锡地区近 年来日照百分率的逐年变化 结合图 ! 图 分析发现 近 年来太湖无锡地区日照百分率的变化与总辐射变化 期 张运林等 太湖无锡地区太阳总辐射的气候学计算及特征分析 一致 呈减少趋势 其气候倾向率每 年为 ? 但从年代变化来看 日照时数变化 趋势不尽相同 其中 世纪 ! 年代日照百分率偏多 进入 年代后日照百分率开始 减少 尤其是 年代 日照百分率持续偏小 在这 年内其日照百分率都小于 年的平 均值 相对于 ! 年代而言 年代日照百分率呈现显著减少趋势 ? 结论基于无锡周边地区上海 ! 南京 ! 杭州太阳总辐射实测资料 推算出无锡地区太阳总辐 射的气候学计算公式 ?再利用无锡站日照百分率实测资料计算其太阳总辐射并对其进行 分析 大致可以得出以下几点结论 利用上海 ! 南京 ! 杭州 年的实测总辐射跟日照百分率进行回归分析 得出各站 经验系数 α , β 内插出无锡地区的 α , β 值 进而推出月总辐射气候学计算公式 Θ = Θ ( . + . σ ) 利用太湖站实测资料对上述计算公式进行效果检验 得出其计算结果精度较高 证明回归 得出的总辐射气候学计算公式是可信的 ? 无锡地区太阳总辐射呈下降趋势 年平均距平值大致可分为 ? ? ? 年 个时段 ?分析总辐射减少的原因 可以初步认为近 年来太湖无 锡地区总辐射减少并非云量变化引起 主要由于大气中悬浮物增加所致 ? 分析总辐射的年内变化 发现其变化趋势基本上与天文辐射相吻合 夏季大 !春 秋季次之 !冬季最小 但二者变化又不完全相同 天文辐射最大值出现在 月 而总辐射计 算值最大值出现在 ! 月 月则有一低值 ?分析其原因 是由于 月份无锡地区进入梅 雨季节 降水增多 日照减少 而云量则达到一年最大值 相反 ! 月份降水很少 日照最 大 致使实际总辐射达一年最大值 ?总辐射计算值在 ? 月下降速率明显是因为太湖无 锡地区在 ? 月出现降水量年过程线中另外一个峰值 同时云量增多 ? 参考文献翁笃鸣 中国辐射气候 北京 气象出版社 ? ° ∏ √ Προχ . Ροψ. Σοχ . Α ,