长江中下游地区太阳辐射变化及其对光合有效辐射的影响

利用太阳辐射、日照时数及大气气溶胶光学厚度等资料,采用线性趋势、Mann-Kendall检验等分析方法,研究了近50年长江中下游地区太阳辐射变化特征、原因及其对光合有效辐射(PAR)的影响。结果显示:1961～2010年长江中下游地区总辐射在1991年前、后呈先下降后上升趋势;整个时期,散射辐射占总辐射的比重不断增加,直接辐射占总辐射的比重不断减少;受太阳辐射及其组成变化的影响,1961～2010年该地区PAR呈下降趋势,但PAR占总辐射的比例明显上升。进一步分析结果表明,1991年以前总辐射下降的主要原因是日照时数减少造成直接辐射量下降;1991年以后,受直接辐射强度增强的影响,直接辐射量的下降趋于平缓,该时段内总辐射的上升主要和大气气溶胶增加所引起的散射辐射量上升有关。

太湖水面太阳辐射中的光合有效成份

本文利用睛空大气辐射传输分光参数化模式,讨论了到达太湖水面太阳总辐射中光合有效成分所占比例的日变化状况。辐射传输计算所涉及的气象参数采用无锡地区气象站资料;水体反射仅考虑有风浪状况下的水平Fresnel反射。两次湖面实测太阳总辐射日变化曲线与计算值对比分析表明,计算结果基本上能反映晴空条件下太湖水面辐射状况。本文结果对利用总辐射值估算水体生态研究中感兴趣的光合有效成份有一定参考价值。

基于试验观测的光合有效辐射特征分析

光合有效辐射是生物、生态和农业常用的重要参数,常规气象资料中没有该资料,实测结果也比较少,以往多采用经验气候学计算获得。论文基于固城站观测辐射资料,对光合有效辐射特征分析的结果表明:光合有效辐射(PAR)占总辐射(Q)的比值(η_(PAR))分布呈近似钟型,有60%的比值分布在0.35～0.45之间。ηPAR的晴天日变化呈明显单峰型,早、晚低,中午高,阴天ηPAR随云量状况变化而有波动,阴天ηPAR略比晴天大。ηPAR的年变化为冬、春低,夏、秋高。光合有效辐射和太阳总辐射的日、年变化也呈明显的单峰型。固城站全年平均ηPAR为0.40,生长季为0.41,PAR辐射量(Q_(PAR))与Q的关系为:全年Q_(PAR)=0.40Q,生长季Q_(PAR)=0.41Q,这一结果与以往国内一些实测结果相近。论文用此值重新评估华北平原光合生产潜力的结果表明,以往估算光合生产潜力常采用ηPAR=0.47～0.50,这与实测结果相比明显偏高。光合有效辐射变化与太阳高度角、云量、大气中水汽和尘埃等有关,有些原因比较复杂,尚待进一步研究。

广西区域散射光合有效辐射的时空分布特征及其对糖料蔗碳汇量估算的影响研究

为解决因散射光合有效辐射(PAR)数据缺失而影响区域陆地植被光合潜力、碳汇量估算精度等难题,基于广西壮族自治区(下文简称为“广西区域”)内90个国家气象站1961—2020年的地面太阳总辐射、PAR、日照时数等观测数据及资料,构建了以日照时数为变量的散射PAR气候学非线性关系估算模型,对广西区域1961—2020年的逐日散射PAR量进行了估算;然后通过空间化构建了近60年的时次、日、月、季、年散射PAR量空间化数据集,分析了散射PAR量的空间分布特征、时间变化趋势,以及其与糖料蔗单产变化趋势的关系,并对糖料蔗的固碳量进行了初步估算。研究结果表明:1)广西区域的多年平均日散射PAR量的变化曲线呈单峰型变化,最大值出现在6月中旬,为14.60 mol/(m^(2)·d);最小值出现在12月下旬,为8.73 mol/(m^(2)·d)。2)广西区域的不同季节的多年平均季散射PAR量具有明显的空间异质性。3)广西区域的多年平均年散射PAR量的空间分布总体呈现自西向东递减的趋势。4)广西区域1961—2020年的年散射PAR量距平值总体呈缓慢波动性上升趋势,平均上升幅度约为0.064 mol·m^(-2)·d^(-1)/10a;但季平均散射PAR量的年际变化不同步,冬季、春季呈现波动性下降趋势,而夏季、秋季呈上升趋势。5)广西区域1961—2020年夏季、秋季及年度的散射PAR量与广西区域的糖料蔗单产年度变化趋势大致同步,引入散射PAR参数估算得到的糖料蔗固碳量比传统方式估算得到的固碳量高出2.45%~25.99%。

山西中部太阳辐射与光合有效辐射的特征研究

利用辐射观测站太原站1960-2003年的辐射资料和气象资料序列，探讨了计算山西中部太阳辐射和光合有效辐射的方法，并对太阳辐射和光合有效辐射的分布特征进行了系统分析。结果表明，利用日照百分率建立的经验公式可以比较精确地计算山西中部的太阳辐射，其相对误差除冬、夏个别月份大于1%外，其他月份均小于1%；在3种计算方法中，选出了符合山西实际的光合有效辐射计算方法，效果较好。山西中部太阳辐射年内差异明显，呈现单峰型，5月是太阳能利用的最佳时段；从太阳辐射和光合有效辐射的空间分布看，盆地较少，丘陵和山区较多。

粤西及相邻地区太阳总辐射、光合有效辐射能量和光量子通量时空分布

应用普适全国的计算太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量模型，系统地研究了粤西的高要、封开和临近地区梧州的太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量的年总量、月总量以及相应的年平均日总量和日平均日总量。结果表明，太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量的年变化有相似的规律；而地区变化有以下特点：梧州和封开明显类似，而高要与上两地差异稍大。

张掖地区的光合有效辐射特征

光合有效辐射(PAR)是植物进行光合作用的重要能量来源。本文利用HEIFE期间在临泽(FOP)和张掖(BOP)取得的太阳分光辐射资料,分析研究了张掖地区的光合有效辐射。结果表明:张掖地区晴天PAR在太阳总辐射中所占的比例在0.419—0.426之间,季节变化不明显;多云天气条件下比值大于晴天,且有较明显的季节变化,夏季大,冬季小。文中还根据实际观测资料拟合得到了张掖地区PAR的经验公式,据此估算和讨论了张掖地区PAR的分布情况。

额济纳地区苜蓿地光合有效辐射(PAR)的基本特征

利用额济纳地区查干毛道饲草料基地(主要种植苜蓿)内2001年6～9月的辐射观测资料,对该荒漠绿洲的光合有效辐射(PAR)的月变化、日变化、极值及其所占太阳短波辐射比例ηQ的一些基本特征作了分析和讨论,并与张掖、临泽、太湖地区及美国Texas站作了比较,发现该地区PAR的夏季总量、月平均日总量及各项极值都大于前述其它站点,辐射资源十分丰富;晴天日和阴天日PAR的变化有明显的区别;对于ηQ,云和水汽、太阳辐射强度、光周期对它都有影响.

西大滩地区光合有效辐射的基本特征

利用青藏高原多年冻土北界西大滩地区2005年度的辐射及气象观测资料,分析探讨了该地区光合有效辐射（PAR）的基本特征.结果显示：PAR日变化与总辐射（Q）日变化趋势一致,表现为中午大,早晚小;晴天的日变化曲线呈单峰型,变化相对比较平滑,阴天的日变化曲线不稳定,晴天的PAR大于阴天日.PAR具有明显的季节变化特征,表现为春夏季大,秋季次之,冬季最小,最大值出现在5月,最小值出现在12月.光合有效辐射系数ηQ值阴天大,晴天小;ηQ的日变化是中午小,早晚大,年变化呈双峰型,在1.75~1.96 mol.MJ-1之间变化,年平均值为1.88 mol.MJ-1.最后,提出了适合本地区PAR的气候学计算方法.

青藏高原北部光合有效辐射的观测研究

利用五道梁地区1993年9月-1997年12月TBQ4-1型辐射仪器的分光观测结果，对高原地区的光合有效辐射（PAR）进行了分析，给出了五道梁地区PAR在总辐射中所占比例叩值的日、月变化特征。五道梁地区叩值日变化冬季表现为早晚大、正午前后小，夏季则从早到晚减小；五道粱地区月平均呀值季节变化较明显，冬季最小，春季次之，秋季较大，夏季最大。光合有效辐射与红外辐射是五道梁地区总辐射的主要组成部分，紫外辐射占总辐射的份额较小。五道梁地区平均η值较北京、栾城、额济纳旗及得克萨斯小，较成都、昆明、太湖、海北、张掖大，与加利福尼亚相当。给出了高原北部η的气候学计算式并在计算式中引入了日照百分率的影响。

香河地区光合有效辐射观测分析研究

利用中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测实验站（39°47′N，116°57′E）2004年10月至2005年12月共15个月的太阳辐射观测资料，分析了该地区光合有效辐射与太阳总辐射比值的（PAR／Rs）日变化和季节变化特征，得出月平均PAR／Rs值变化范围在1．808～2．048μE·J^-1之间，最大值出现在夏季，最小值出现在冬季，年平均值为1．948μE·J^-1。提出了一个利用太阳总辐射观测值计算光合有效辐射瞬时值的参数化算式，用该算式计算得到的PAR与实际观测值的均方根误差为19．28μE·m^-2·s^-1，有96％的计算值与观测值偏差在±10％以内。比较了香河地区与太湖地区、额济纳地区光合有效辐射瞬时最大值、小时累积最大值及日累积最大值的差异。

内蒙古草原光合有效辐射的计算方法

2002年夏季,对内蒙古草原太阳分光辐射以及气象因素进行了同步观测。依据一定的物理基础,在对实测资料进行分析的基础上,计算得到了内蒙古草原地区光合有效辐射某一时段累计值的经验公式。实际天气条件下,计算结果与观测值比较接近,该经验公式的适用性亦比较好。根据不同条件,可以选择不同的因子来计算光合有效辐射。当选择全部因子时,计算值与观测值的最大相对偏差为8 13%,平均相对偏差为2 45%。研究表明,大气中所有物质对光合有效辐射的吸收作用小于它们的散射作用。

香河地区光合有效辐射的测量和计算

2004年9月12日—2006年10月31日,在河北省香河县对太阳辐射(包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS和总辐射Q等)、气象参数等进行了综合测量,初步得到了PAR、VIS等的变化特征。观测结果表明,小时累计比PAR/Q、VIS/Q、PAR/VIS相对稳定,2004—2006年的平均值分别为2.164 mol.MJ-1,0.434和4.967 mol.MJ-1,同时它们均表现出明显的日、逐日和季节变化特征,并受到水汽、气溶胶和云等因素的影响。建立了实际天气条件计算PAR、VIS小时累计值的经验公式以及PAR与VIS转换关系式,计算值与观测值符合较好。在考虑水汽和散射因子时,PAR、VIS计算值与观测值的相对偏差分别为9.9%和10.8%。限于实际情况,也可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS小时累计值,它们的相对偏差分别为11.1%和11.8%。对于PAR、VIS的传输和计算来说,水汽因子的作用至关重要。散射因子的作用虽然弱于水汽因子,但它的作用不容忽视。

长武塬区光合有效辐射的基本特征及气候学计算

利用长武农业生态试验站2010年气象观测资料,分析了长武塬区光合有效辐射及其占太阳总辐射比例系数的日变化、季节变化特征和影响因素。结果表明：就日变化过程而言,光合有效辐射和总辐射趋势一致,晴天呈单峰型,起伏平滑;阴天的形状则不稳定,最大值出现在12∶30~15∶00之间。光合有效辐射具有明显的季节变化特征,春夏较大,秋季次之,冬季最小,从春到冬其平均日总量分别为6.32、7.23、5.63MJ/m2和3.58MJ/m2。光合有效辐射系数阴天大,晴天小;就月平均值而论,6月份最大,为0.423,1月份最小,为0.327。根据观测数据,论文给出了适合该地区的光合有效辐射计算的经验模型。

基于遥感的植被吸收光合有效辐射估算

植被吸收光合有效辐射(APAR)是指植物实际所吸收的光合有效辐射,是评价植被光合潜力和潜在产量等研究的重要参考指标。基于CASA模型,利用土地利用图和MODIS NDVI数据,以及改进的日照百分比经验统计公式,研究2010年河南省APAR状况,进一步分析河南省APAR的时空分布特征,研究结果较好的反映了河南省APAR分布。2010年河南省APAR总量为8.70×1012MJ。从空间分布上来看,整体上南部和西部比东部和北部高,最大值出现在西部伏牛山地区,与植被的生长周期密切相关,同时受地理纬度影响较大。年内差异较大,5月至8月是植被光合作用效率最高的时间,占全年总量49.58%。

贵州光合有效辐射的时空变化特征

利用贵州省太阳辐射的连续观测数据,初步确定了光合有效辐射与太阳总辐射的比例因子,并基于气候学估算模型,估算了贵州省2001年的光合有效辐射量,分析了其时空变化特征。结果表明:1)贵州省光合有效辐射与太阳总辐射的比例系数为0.45;2)全省年光合有效辐射的平均值约为1 627.71 MJ/m^2,呈现自西向东、南、北3个方向递减的空间分布特征,与地势的变化大体一致;3)光合有效辐射的年内变化特征与气温变化较一致,7月份最高约为237.07 MJ/m^2,1月份最低约为78.52 MJ/m^2。

兴隆地区光合有效辐射计算方法

2005年9月11日至2006年9月2日,在河北省兴隆县对太阳辐射(光合有效辐射SPAR、可见光辐射SVIS、总辐射Q等)、气象参数进行了4次综合观测,初步得到了SPAR、SVIS等的变化特征。小时累计之比SPAR/Q、SVIS/Q、SPAR/SVIS相对稳定,其平均值分别为2.03 mol/MJ、0.42、4.89 mol/MJ,同时它们都表现出明显的日、逐日、季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了实际天气计算SPAR、SVIS的经验公式及SPAR与SVIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。在考虑水汽和散射因子时,SPAR、SVIS计算值与观测值的相对偏差分别为13.3%、12.1%。限于实际情况,也可以只考虑水汽因子,此时,SPAR和SVIS的相对偏差分别为13.8%、12.4%。对于SPAR、SVIS的传输和计算来说,水汽因子具有重要作用,气溶胶因子的作用虽弱于水汽因子,但仍需考虑。

栾城地区光合有效辐射的测量与计算*

2005年7月19日-2006年9月30日,在河北栾城对太阳辐射包括光合有效辐射QPAR、可见光辐射QVIS、总辐射Q等气象参数开展了4次综合观测,初步得到了QPAR、QVIS等的变化特征。观测表明,小时累计之比QPAR/Q、QVIS/Q、QPAR/QVIS相对稳定,其平均值分别为1.94mol.MJ-1、0.39、4.95mol.MJ-1,同时它们均表现出明显的日、逐日、季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了计算实际天气QPAR、QVIS小时累计的经验公式及QPAR与QVIS转换关系式,计算值与观测值均吻合较好。在考虑水汽和散射因子时,QPAR、QVIS计算值与观测值的相对偏差分别为14.4%、13.9%;限于资料缺乏,也可仅考虑水汽因子的作用,此时QPAR、QVIS的相对偏差分别为15.2%、14.2%。利用比值法计算QPAR、QVIS时,水汽因子具有重要作用,气溶胶因子的作用远弱于水汽因子,但仍需要考虑。

华北地区光合有效辐射的计算方法研究

2004年9月—2006年10月,选择华北地区4个观测站开展了太阳辐射(光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS、总辐射Q等)和气象参数等的综合测量,得到了PAR、VIS等的变化特征。结果表明:PAR/Q、VIS/Q、PAR/VIS相对稳定,有明显的日、逐日和季节变化,并受到水汽、散射因子和云等因素的影响。2004—2006年禹城、栾城、香河和兴隆地区VIS/Q、PAR/Q和PAR/VIS的平均值分别为0.39,1.95 mol.MJ-1和4.97 mol.MJ-1;0.39,1.94 mol.MJ-1和4.95 mol.MJ-1;0.43,2.16 mol.MJ-1和4.97 mol.MJ-1;0.42,2.03 mo.lMJ-1和4.89 mol.MJ-1。建立了计算华北地区实际天气PAR、VIS小时累计值的经验公式及PAR与VIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。考虑水汽和散射因子时,PAR、VIS计算值与观测值的相对偏差分别为13.0%、12.4%。由于某些站点可能缺少直接辐射或散射辐射数据,因此在仅考虑水汽因子时,PAR、VIS的相对偏差分别为13.2%、12.8%,故对于PAR、VIS的传输和计算来说,水汽因子的作用最为重要;散射因子的作用虽弱于水汽因子,但也不应忽视。

禹城地区光合有效辐射的计算方法

利用2005年7月—2006年10月在山东禹城对太阳辐射(包括光合有效辐射PAR、可见光辐射VIS、总辐射Q等)、气象要素等进行的4次综合观测资料,初步得到了PAR,VIS的日、季节变化特征并对其进行了分析,结果表明:各辐射的小时累计之比VIS/Q,PAR/Q,PAR/VIS相对稳定,其平均值分别为0.39,1.95(mol/MJ),4.97(mol/MJ),但它们均有明显的日、逐日、季节变化,并受水汽、气溶胶、云等因素的影响。同时建立了实际天气PAR,VIS的小时累计经验公式及其转换关系,计算值与观测值均比较接近。当考虑水汽和散射因子时,PAR,VIS的计算值与观测值的相对偏差分别为11.1%,10.6%。限于实际情况,可以只考虑水汽因子的作用来计算PAR和VIS的小时累计值,它们的相对偏差分别为13.3%,12.6%。水汽因子对于PAR,VIS的传输和计算具有重要作用。