珠峰地面太阳光谱观测

利用国际标准高精度太阳光谱仪在2020—2021年期间对珠峰周边地面进行为期一年的太阳光谱观测研究。结果显示珠峰地面瞬时太阳光谱及其积分值(总辐射)频频超过大气层顶部光谱和太阳常数,夏至珠峰当地正午太阳光谱峰值达2.211 W/(m^(2)·nm)。珠峰地面观测光谱积分值比海平面高出约15%。观测期间最高日平均光谱峰值达1.121 W/(m^(2)·nm)。珠峰地面月均太阳光谱相对均匀,变化幅度小。最高月均太阳光谱出现在3月份,主要原因是下雪引起地表高反射。全年观测发现珠峰地面太阳总辐照度中紫外线B占0.26%,紫外线A占5.33%,可见光占49.58%,红外线占44.83%。为对比高海拔和低海拔太阳光谱特征,在2021年夏季同步观测珠峰和北京太阳光谱。利用全球气溶胶监测网络相关数据,研究大气气溶胶和水汽总量对珠峰和北京太阳光谱的影响。

西藏太阳光谱全年变化特征

精确观测地面太阳光谱能为反演大气环境、利用太阳能资源、保护植物生态等提供实地数据。对比目前卫星和地面观测结果显示由于海拔高、空气稀薄等因素西藏是地球上瞬时太阳辐照度最强的地区之一,观测西藏太阳光谱变化特征对研究强辐射环境下人类健康、生态变迁、太阳能利用等诸多领域具有独特的意义。2020年—2021年利用德国RAMSES-ACC-VIS光谱仪和加拿大SolarSIM-G高精度光谱仪对西藏五个高海拔地区(拉萨、林芝、那曲、日喀则、定日)进行了为期一年的太阳光谱观测研究。首次获得了西藏多地完整一年的太阳光谱实地数据,记录了每隔一分钟全天太阳紫外线、光合有效辐射和红外辐射光谱变化特征。分析研究了西藏各地全年日平均太阳光谱特征,发现全年日均最高光谱峰值1.12 W·m^(-2)·nm^(-1)出现在波长477.30 nm处。研究了西藏典型高原拉萨地区太阳光谱随季节性的变化特征,分析了其二分二至光谱辐照度变化区间,发现拉萨夏至日均光谱辐照度比冬至高约一倍多,夏至光谱峰值1.13 W·m^(-2)·nm^(-1),冬至0.43 W·m^(-2)·nm^(-1)。西藏日喀则全年太阳光谱变化浮动比拉萨的小,各节气光谱变化范围比较集中,夏至和冬至光谱峰值之差比拉萨的小。研究了西藏各地太阳光谱年平均辐照度特征,发现日喀则和珠峰平地年平均太阳光谱辐照度非常接近,两地光谱峰值均约为0.83 W·m^(-2)·nm^(-1);拉萨年均光谱峰值约为0.73 W·m^(-2)·nm^(-1),略低于日喀则和定日;那曲年均光谱曲线最低,峰值仅为0.53 W·m^(-2)·nm^(-1)。太阳光谱年均值和太阳能资源不同地区分布特征对西藏高原开发利用太阳能资源具有重要的应用价值。为了比较西藏高原与内地平原太阳光谱特征,同步观测研究了高海拔拉萨(3693 m)和低海拔北京(32 m)的晴天太阳光谱。2021年6月3日两地均为晴天,分析了两地当地正午太阳光谱特征,发现拉萨正午全波段光谱积分值比北京高约20%,比大气质量AM0的仅低5%左右;当日正午拉萨光谱峰值达1.83 W·m^(-2)·nm^(-1),北京为1.41 W·m^(-2)·nm^(-1);当日正午拉萨太阳紫外光谱积分值比北京高约15%。

西藏多点太阳光谱观测研究

西藏高海拔强太阳辐射为高原大气提供了热源,驱动着东亚大气环流和全球气候变化的“蝴蝶效应”。对该地区地面太阳光谱特征的同步观测能为地面大气环境变化、生态环境变化和太阳能资源利用等研究提供有效的实地数据。利用国际标准高精度太阳光谱仪RAMSES-ACC-VIS和SolarSIM-G,在2020―2021年期间对西藏拉萨、林芝、那曲、日喀则和珠峰地区进行了太阳光谱实地观测,首次同步观测了西藏高海拔地区多点全波段(波长280~2500nm)太阳光谱,研究了西藏多点太阳光谱辐照度的空间分布特征,并对西藏高海拔地区太阳光谱的吸收和散射等消光因素做了定性分析。研究发现在西藏五个观测地区中日喀则和珠峰地区全年平均太阳光谱辐照度最强,两地年均光谱峰值达0.83 W/(m^(2)·nm)以上;拉萨太阳光谱峰值仅次于日喀则和珠峰地区,年均峰值约0.73 W/(m^(2)·nm);那曲地区年均太阳光谱辐照度低于拉萨,峰值约0.53 W/(m^(2)·nm);林芝太阳光谱最低。在太阳光谱辐照度的空间分布特征方面,研究发现冬至日西藏光谱空间分布基本遵循纬向地带性规律,辐射强度随纬度升高而递减,而夏至日西藏各地因雨季原因纬向地带性规律不明显。

中国北纬30°地面太阳光谱观测

利用国际标准RAMSES光谱仪和CMP11型太阳总辐射仪,在2019年至2020年期间对中国北纬30°区域8个城市(西藏阿里、日喀则、拉萨、林芝、成都、武汉、杭州、上海)进行了地面太阳辐射的观测研究。观测结果表明在中国北纬30°区域,西藏总体太阳光谱不仅强度上远远高于低海拔的内地城市,而且光谱曲线在形态特征上比低海拔更光滑,吸收弱。观测期间西藏最大地面单色太阳光谱强度可达2018.48 mW·(m^(2)·nm)^(-1)(阿里,2020年6月21日),同纬度其他内地城市最大地面单色太阳光谱强度仅为756.22 mW·(m^(2)·nm)^(-1)(成都,2019年11月03日);西藏地面太阳光谱中所含紫外光谱(280~400 nm)比内地低海拔高出约1.5倍以上,强烈的紫外线对西藏生态和人体健康产生相应影响;观测期间发现拉萨地面太阳光谱强度约为成都的1.5~1.7倍;阿里地面太阳光谱强度比上海高出约0.2倍。观测结果为北纬30°区域太阳能资源的利用和生态环境等研究提供实地太阳光谱数据;对2020年夏至发生的日食现象进行了太阳光谱的同步观测研究,发现日食期间拉萨、阿里辐射能量损失均超过95%。分析了云、气溶胶等大气因子对太阳光谱、太阳总辐射的影响。研究表明西藏阿里等地夏季太阳总辐射值频频超过太阳常数。

适用于西藏的太阳能空气集热器的研发

太阳能建筑供暖技术的研发在太阳能资源丰富的西藏自治区(下文简称为“西藏”)等地区具有潜在的实际应用价值。研发设计了一种太阳能空气集热器,并制造了该太阳能空气集热器样机;然后在拉萨市自然太阳光条件下(测试当日的太阳辐照度在161.8~1588.0 W/m2之间,均值为1316.3 W/m2),太阳能空气集热器采用跟踪太阳模式时对其集热性能进行了测试。测试结果表明:该太阳能空气集热器的进风口空气温度(即环境温度)均值为22.45℃,经过太阳能空气集热器被太阳辐射加热后,可产出温度在51~85℃之间、风量为150 m3/h的热空气,出风口空气温度均值达到68℃,最高值接近拉萨市水的沸点(86℃),表明该设备的集热效率高。研发设计的太阳能空气集热器在集热性能上具备实际应用价值。

西藏紫草色素的萃取与吸光度分析

通过采集西藏本地紫草,萃取了西藏紫草的根部色素。分析显示拉萨紫草根部皮层最多可达15层。利用索氏提取法提取了5种紫草色素,通过色谱柱分离出16种纯色素。利用紫外-可见分光光度计测量了3种紫草色素的吸光度。实验结果表明,紫草色素对紫外线(300～400nm)具有良好的吸收作用;紫草根部外层皮色素含量比里层的丰富;使用三氯甲烷萃取剂提取的外皮层色素在可见光区具有较高的吸光度。因此,紫草根部外皮层的色素在理论上可以用来当做研制染料敏化太阳能电池的光敏剂。

拉萨周围地震及小型地震网的建立

文章根据国际地震中心(ISC)①提供的地震数据,分析报道了自1905年至1999年期间拉萨周围地震发生情况。同时报道了拉萨周围新建的一个小型地震网监测到的2004年地震分析结果,旨在研究拉萨周围的地震活动分布规律。

拉萨市桑烟光学厚度测量

大气气溶胶（Aerosol）是空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称，在地球辐射平衡中扮演着重要的角色，也是衡量空气质量的一项重要物理量．拉萨空气质量总体属于优良，但是由于季节风沙，冬季燃烧原始燃料（牛粪等）取暖，以及宗教煨桑习俗等原因，导致拉萨上空气溶胶含量变化幅度较大．拉萨主要气溶胶包括季节性尘埃、冬季无供暖系统造成的烟雾、厨房油烟、汽车尾气以及煨桑习俗造成的桑烟等．

染料敏化太阳电池在高原环境中的稳定性研究

西藏是检验太阳能技术和产品性能的天然实验场。染料敏化太阳电池有望成为下一代太阳电池之一,除了制作技术,研究其在自然环境下的稳定性(寿命)是一个重要的研究课题。通过采用不同的电解质、色素敏化剂、薄膜电极和封装工艺,研制了三种染料敏化太阳电池。把研制的染料敏化太阳电池置于西藏自然环境(强紫外线、干燥、多风、寒冷等)下,初步研究了染料敏化太阳电池在西藏(拉萨)自然环境中的稳定性问题。结果表明:在半年的户外观测期间,光电转换效率从5.84%下降到5.71%,每月下降了约0.02%,主要原因包括电解液在西藏干燥环境中的慢性挥发、电池上方材料在强紫外线下的老化、色素的降解等。

西藏班戈县2006年4月20日的地震和灾情

文章阐述了西藏大学地震网利用意大利SARA公司生产的三项短波数字地震仪(SR97/S3),对2006年4月20日在西藏班戈县发生的里氏5.6级地震的观测结果和实地灾情调研的详细结果。并介绍了西藏班戈地带近年来发生的大地震的概况。实地考察发现,班戈县10个乡镇中的8个乡镇造成不同程度的影响;部分牧民住房被倒塌,部分新建房屋出现了裂痕;造成少量牲畜死亡,没有人员伤亡。

探讨《经济地理学》教学

《经济地理学》地理学的主要分支学科。本文通过分析大学《经济地理学》课程的内容和教学现状，制析了教学环节当中存在的普遍问题。探讨了改进教学方法提高教学质量的方法。结合多年的教学经验，提出了经济地理教学必须与时俱进，注重培养学生能力的一些教学理念。

西藏核桃果皮色素的提取与吸光度测定

天然植物色素可以作为研制染料敏化太阳能电池的一种颜料(光敏剂)。西藏核桃果皮富含丰富色素,本文利用萃取、色谱分离技术提取了西藏林芝核桃果皮色素。用蒸馏水从500g干核桃果皮中提取获得了21.03g色素,产率达4.21%。用四氯化碳从500g鲜核桃果皮中提取获得了0.35g色素。利用紫外可见光度计对以上两种萃取流程获得的色素进行了吸光度测定。结果显示核桃果皮色素对波长越短的光吸收能力越强。紫外区有最大的吸光度,然后随着波长的增大,吸光度逐渐变小。为今后研制色素增感型太阳能电池提供了萃取色素颜料技术。

西藏地面太阳总辐射与紫外线的观测

地面太阳光谱记录了太阳光经历大气层的烙印与信息,为大气环境、生态保护等研究提供实地依据。西藏高原空气稀薄,地面太阳辐射超强,观测西藏地面太阳光谱为太阳能利用提供实地数据。文章较系统地报道了西藏地面太阳光谱的实地观测结果,为相关高原科学研究提供高精度数据。利用RAMSES光谱仪、CMP6太阳总辐射仪和NILU-UV太阳紫外辐射仪对西藏不同地区、不同季节太阳光谱、太阳总辐射和太阳紫外线进行了全方位的实地观测研究。观测研究了高海拔的西藏拉萨和那曲以及低海拔的北京和成都的光谱特征;研究了拉萨二分二至当地正午(北京时间13:55时)太阳光谱观测结果;对西藏地面光谱与AM1.5和AM0标准光谱进行了对比研究。观测研究了西藏拉萨和那曲太阳总辐射、太阳紫外线强度特征。研究发现拉萨夏季可见和红外区光谱光强度甚至超过AM0光谱相应波长的强度,即:拉萨地面可见光和红外光强度偶尔超过大气层顶部的相应波长光强,是由部分云的反射增量所致;拉萨光谱谱峰出现在波长476.6nm左右,在2017年的夏至观测到的最大值为2.331W·m^-2·nm^-1。然而,对太阳紫外线(280~400nm)光谱的观测发现地面太阳紫外区的光谱强度总是明显低于AM0光谱相应区光强,表明短波的紫外光被大气臭氧有效吸收。虽然拉萨海拔3680m,但通过对拉萨当地正午太阳紫外光谱分析发现拉萨地面波长小于300nm的太阳紫外光谱强度几乎为零,表明波长小于300nm的太阳紫外线被大气层吸收,没有到达地面。同时,研究了西藏高海拔太阳光谱与北京、成都低海拔太阳光谱特征,揭示了各地大气成分、含量等诸多信息。报道了2010年7月—2013年12月期间西藏太阳总辐射的观测结果;结果显示拉萨当日太阳总辐射最大值中约18%超过了太阳常数(1367W·m^-2)。观测发现拉萨太阳总辐射瞬时最大值达到了1756.09W·m^-2(2011年6月24日)。报道了2008年7月—2013年12月期间西藏太阳紫外线的观测结果;结果显示拉萨和那曲UVA日最大值平均值约为67W·m^-2,UVB日最大值平均值约为5.1W·m^-2;拉萨和那曲当日太阳紫外线A和紫外线B最大值变化趋势保持了很好的一致性,在5年多的观测期间紫外线强度没有出现明显的增强或减弱趋势。

天然色素染料敏化太阳能电池的制备

通过萃取西藏林芝核桃果皮、江孜沙棘果实以及拉萨紫草根部的天然色素,分析研究了西藏天然色素光吸收性能;利用以上3种天然色素以及它们的混合色素,研制了染料敏化太阳能电池。结果表明,核桃与紫草的混合色素(TiO2薄膜多层)DSSC电池效率最高,达到8.2%。

纳米晶染料敏化太阳能电池染料优化配比技术

在敏化太阳能电池制作过程中,染料优化配比技术是一项重要技术部分,直接影响敏化太阳能电池的光电性能。本文主要研究纳米晶染料敏化太阳能电池的染料优化配比技术。介绍了不同种类的染料进行最佳配比,使染料的光电转换效率达到极大值的方法。论述了利用积分算法进行配比值计算的方法,通过设计一个染料配比控制系统,论述了染料的精确配比方法。最终,提出了一种光电转换效率较高的染料配比技术。

西藏高寒地区离网光伏系统蓄电池寿命研究

离网光伏系统中蓄电池发挥储能作用。光伏系统最常用的蓄电池是铅酸电池,其使用寿命在高寒环境中受到严重挑战。对西藏高寒地区离网光伏系统中使用的铅酸电池寿命进行实地调研。结合光伏系统输出特性及蓄电池充放电特性,研究了影响高原光伏系统中铅酸电池寿命的主要因素。研究表明:在西藏阿里和那曲高寒地区影响铅酸电池寿命的主要因素包括蓄电池经常保温不足(低于-10℃)、使用不当(超额负载)、放电速度快(2小时率)、放电深度深(70%以上);反之,蓄电池温度保持在10～30℃时,蓄电池储电能力和放电能力最佳,超过30℃蓄电池需要散热,否则容易引发安全事故。在西藏,蓄电池需要考虑保温而非散热,最重要的是引导农牧民合理合规使用太阳能发电系统,这是保障太阳能发电系统长期稳定使用的关键所在。铅酸蓄电池在西藏牧区的大量使用,必然会带来处置不妥当造成的草场污染的严重问题,对老旧电池进行修复十分必要。

固态电解质对染料敏化太阳电池性能的影响

由于染料敏化太阳电池(简称DSCs)的光电转换效率高、制作的成本较低且工艺较简单等特点,被认为是薄膜太阳电池中最具市场潜力的新型电池之一。固态电解质在染料敏化太阳电池中起着运输载流子、还原染料等实现电池内部循环的作用。由于效率较高的液态电解质具有易泄露和挥发等特点,会影响电池的寿命和稳定性,所以制备性能较好的固态电解质对电池的产业化及实用化有重要意义,也是DSCs电池发展的必然趋势。论述了DSCs电池的基本工作原理及结构组成、发展现状及趋势,并结合相关工作介绍固态电解质对其寿命及稳定性的影响。

西藏日食太阳辐射观测研究

日食现象会对地球太阳辐射、大气气象以及人类活动等造成相应的影响。2020年6月21日(夏至)在西藏发生了一次日食现象,西藏阿里日环食最大食分达到了0.995,拉萨地区日偏食食分也高达0.953。两地日食均发生在当地正午前后。本研究利用罕见的日食出现机会,对西藏阿里和拉萨日食过程中的太阳光谱、太阳总辐射和太阳紫外线变化特征进行了同步观测研究。观测表明阿里日环食在当地正午(北京时间14:41分)前后持续了约3小时27分钟;拉萨日食出现时间比阿里滞后约26 min,持续时间比阿里短3分28秒。实地观测表明在日食期间,阿里光谱观测中最强单色(476.6 nm)光峰值从初亏(13:01分)时刻的1669.234 mW·m^(-2)·nm^(-1)陡然衰减到食甚(14:44分)时刻的61.936 mW·m^(-2)·nm^(-1),损失约96.0%;相应时刻太阳总辐射强度从1221.217 W·m^(-2)衰减到56.086 W·m^(-2),也损失约95.4%。拉萨日食期间最强单色(476.6 nm)光峰值从初亏(13:27分)时刻的1563.876 mW·m^(-2)·nm^(-1)亏损到食甚(15:13分)时刻的26.391 mW·m^(-2)·nm^(-1),亏损约98.3%;相应时刻太阳总辐射强度从1605.663 W·m^(-2)衰减到28.169 W·m^(-2),也亏损约98.2%。观测研究发现拉萨太阳紫外线B剂量率从初亏的60.8 W·m^(-2)减弱到食甚的0.9 W·m^(-2)值,减弱了98.5%。该次日食对西藏地面各种太阳辐射强度造成95%以上能量损失。

西藏拉萨地区太阳紫外辐射观测

利用NILU-UV紫外辐射探测仪,在2015年1月至2016年12月期间,对西藏拉萨太阳紫外辐射及其影响因子(云、臭氧等)进行观测。结果显示,观测期间紫外辐射平均日剂量为1.24 MJ·m^(-2)·d^(-1),其中夏季最高,为1.57MJ·m^(-2)·d^(-1),冬季最低,为0.87 MJ·m^(-2)·d^(-1).拉萨当地正午时分(05:25～06:25 UTC)平均紫外线指数为8.34,夏季平均值达到11.53,冬季为5.02。紫外线指数瞬时最大值为20.78,紫外辐射日剂量最大值为2.58 MJ·m^(-2),两者均出现在2016年8月。夏季拉萨云况变化复杂,出现云增强地面紫外辐射的现象。观测期间拉萨当地正午小时平均臭氧柱总量为264.2 DU,臭氧含量变化幅度不大。

西藏阿里太阳辐射观测

利用太阳总辐射仪和太阳光谱仪在2016年12月至2018年9月期间对西藏最西部阿里地区进行了太阳总辐射和太阳光谱实地观测研究。观测研究了阿里太阳总辐射强度逐日、逐月以及二分二至的特征值及其变化特征;研究了云层等调制因子对太阳总辐射的影响特征;研究了阿里年晴天数特征,首次观测了阿里冬至太阳光谱特征。观测结果表明:西藏最西部阿里年太阳辐射总量达到7 094 MJ/W2,而西藏东部林芝同年只有5 916 MJ/W2;西部阿里夏季太阳总辐射量最高值达到2 166. 1 MJ/W2,而东部林芝春季达到最高值约1 727. 4 MJ/W2; 2017全年观测发现阿里仅有17 d太阳总辐射瞬时值超过太阳常数,而林芝多达145 d;阿里太阳总辐射瞬时最大值达到1 494. 6 W/m2,林芝略高为(1 698. 6 W/m2);阿里太阳光谱观测显示西藏阿里太阳紫外线B(280~320 nm)强度约占紫外线A (320~400 nm)的16. 77%,光合有效辐射强度(400~700 nm)约占全光谱辐射量的50. 43%。