回顾与展望——记重庆地区的天然光和日辐射观测站

该文回顾并介绍了重庆地区天然光和日辐射观测站的建站及工作概况。文中,从建站要求、观测内容、场地建设、仪器设备、数据的处理方法与结果分析等方面进行了总结,并着重介绍了为适应重庆气候特征而自行研制的户外观测设备和观测数据的处理方法,提出了观测数据在科学研究、生产建设和国际学术交流中的应用及其意义,为推动我国天然光利用和太阳能开发的研究工作起到借鉴的作用。

中国西北地区环日辐射及其对太阳能热发电影响的数值模拟研究

基于中国西北地区地面能见度观测数据及ERA5再分析数据,利用SMARTS模式模拟西北地区法向直接辐射(DNI),经过计算得到西北地区环日辐射(CSNI)和环日辐射比(CSR),并分析影响CSR的气象要素,结果发现:1)在2.5°半开敞角下,中国西北地区多年平均CSNI曝辐量处在21~33 kWh/m^(2)之间,最大值位于昆仑山及其以北地区,新疆北部、甘肃北部以及内蒙古西北部地区为全区域CSNI的低值区。春季和夏季CSNI曝辐量相对较高,秋季和冬季相对较低;2)中国西北地区多年平均CSR处于0.8%~1.8%之间,存在2个大值中心,一个位于昆仑山及以北的塔里木盆地,另一个位于西北地区东南部,CSR的低值区域主要位于高原地区,普遍处在1%以下。春季、夏季和秋季与年平均CSR空间分布相近,冬季的CSR则存在明显不同,能见度是影响其空间分布的重要因素。3)CSR的量值大小和空间分布反映了环日辐射对太阳能热发电的影响程度,在电站的资源评价、工程设计和发电量测算中,应充分考虑环日辐射的影响。

重庆地区的天然光和日辐射观测站

本文从观测场地、仪器设备、观测数据的处理方法与结果的分析等几个方面，介绍了为响应９１国际天然光观测年在重庆地区建立的天然光观测站概况。该观测站采用了全套自动化系统，对太阳辐射及照度等十一个量进行了为时两年多的连续观测，获得了大量观测数据，为重庆地区的光气候研究提供了第一手可靠的依据。该观测手段已达到国际先进水平，是现代科学技术在天然光观测方面的成功应用。

南海海表温度日变化特征及其影响因素研究

利用国家海洋环境预报中心的逐时海表温度(SST)数据和欧洲中期数值预报中心的ERA5数据集研究了南海海表温度日变化(DSST)的特征及其影响因素。研究结果表明:南海区域的DSST平均为0.56℃,总体呈纬向分布,近岸海域DSST幅度较大,但超过1.5℃的日增暖事件发生频次较少;南海DSST具有显著的季节变化特征,总体表现为春季最大(约0.7℃),冬季最小(约0.2~0.3℃);净辐射通量日变化和风速的季节变化是影响南海DSST季节变化的主要原因,南海月平均DSST与净辐射通量日变化的季节变化具有很好的一致性,DSST随着净辐射通量日变化的增加而增大,但DSST与风速的变化关系则相反;南海季风对南海DSST的季节变化也有着重要影响;南海SST具有明显的日循环特征,通常在每日16时到达峰值,08时到达谷值;影响南海SST日循环的主要因素为净辐射通量的日循环,风速日循环的影响相对较小。

基于开源GIS的长江流域晴日辐射反演

以开源GIS软件GRASS为平台,首次通过辐射过程模型r.sun和编程语言Shell实现长江流域500 m分辨率的晴日辐射反演(包括直接辐射、散射辐射和反射辐射),为了解长江流域辐射时空分布规律和相关宏观气候、生态建模奠定基础。结论如下:(1)精度验证表明,晴日辐射反演结果较理想;相关晴日指数的误差指标MPE、MAPE和RMSE分别为3.7%、7.5%和6.4%,r.sun模型可进一步用于中国其它区域;(2)长江流域晴日辐射年均日值为24.24±2.45 MJ/(m2.d),其各组分差异显著,直接、散射、反射辐射分别占总辐射的84.2%、15.6%和0.2%;(3)晴日辐射空间分布梯度明显,沿三级地形阶梯向东辐射值及变异逐渐减小,海拔变化引起的大气衰减因素在决定晴日辐射分布时起重要作用;(4)晴日辐射季节分布不对称,月际变化总体呈倒"U"形分布;直接辐射和散射辐射变化趋势基本一致,但二者比例随大气浑浊度的变化波动剧烈。

日太阳总辐射推算模型

为了推算广大无辐射观测地区的日太阳总辐射,需要根据有辐射观测地区的资料建立日太阳总辐射的推算模型。本文在深入了解国内太阳辐射观测与国内外太阳总辐射推算方法的基础上,设计了利用日照百分率、降水量与大气可降水量、温度日较差等因子推算日太阳总辐射的模型,选取武汉、宜昌、郑州2005年全年无加盖的、真实可信的太阳总辐射资料为样本序列,根据最小二乘法分别求出有日照和无日照两种情况下的模型参数,并对2005年进行了回代检验和2006年1-8月时段的独立样本检验。结果表明:模型推算序列与实际值序列的相关性均达到极显著程度,对2005-2006年8月推算的平均绝对误差和相对误差分别为1.31M J.m-2.d-1和9.5%,精度高,可以用于无辐射观测地区的日太阳总辐射的推算。

利用地面气象资料建立四川省日总辐射计算模型

利用四川省6个辐射观测站2016?2018年日总辐射和地面气象资料,应用"个案排秩"、一元线性回归和逐步回归方法,建立四川省日总辐射计算模型(模型Ⅰ),并按日照时数是否为0建立有日照总辐射计算模型(模型Ⅱ)和无日照总辐射计算模型(模型Ⅲ)。结果表明:模型Ⅰ、模型Ⅱ和模型Ⅲ均通过0.01水平显著性检验;模型Ⅰ、模型Ⅱ和模型Ⅲ回代检验的MAPE分别为12.62%、10.02%、16.34%,NRMSE分别为16.17%、12.23%、28.40%;4个典型日应用这3个模型的MAPE分别为7.59%、4.50%、36.53%,NRMSE分别为9.22%、5.93%、40.98%;对于4个典型日在日照时数为0时不用模型Ⅲ而改用模型Ⅰ、日照时数不为0时用模型Ⅱ,其MAPE为5.79%、NRMSE为7.47%,比全部资料用模型Ⅰ模拟分别提高1.80个和1.75个百分点。建立的3个日总辐射计算模型均具有应用价值;四川省日总辐射最佳模拟方法是日照时数为0时用模型Ⅰ计算,日照时数不为0时用模型Ⅱ计算;海拔、天气状况和日照长短决定四川各地日总辐射量的大小,其中海拔和天气状况是造成四川各地日总辐射差异的主要因素。

日光辐射对老芒麦再生草光合特性的影响

采用CI 310便携式光合测定仪,分别在晴天和阴天对老芒麦再生草的净光合速率、光合有效辐射及蒸腾速率等相关生理生态指标进行测定。结果表明,在晴天和阴天不同日光辐射下,再生草净光合速率的日变化曲线呈双峰型,晴天有明显光合"午休"现象。相关分析结果表明,无论晴天或阴天,光合有效辐射和蒸腾速率与净光合速率相关性一致,其主导因子与净光合速率相关性排序为:光合有效辐射>蒸腾速率>叶片温度。其中可控因子是蒸腾速率,而蒸腾速率则与净光合速率呈正相关,因此保持老芒麦再生草旺盛的蒸腾速率是提高净光合速率的有效途径。

辐射日总量的最热坡度解析模式及其全球分布规律

本文给出了南北向坡面最热坡度的解析模式。（１）在北半球（下同），冬半年南坡存在最热坡度，且随纬度升高而增大，接近极夜时趋于９０°。（２）夏半年，存在两个临界纬度当时，南坡有最热坡度；当或时，北坡出现最热坡度。给出了和的解析式，证明分别是全球水平面上日辐射量最大值和最小值所在的纬度，它们仅依赖于赤纬。（３）最热坡度所在坡面获得的日辐射量，冬半年低纬大于高纬；夏半年低纬北坡随纬度递增，南坡时等于处水平面上日辐射量，极昼区内，北坡等于极点水平面的日辐射量。

水平面上日总辐射组合模型

该文建立了北京地区日总辐射的组合模型 :确定性模型 +随机模型。首先采用傅立叶分析得到了日辐射的确定性部分。然后从原始数据减去确定性部分得到随机项。对随机项进行了平稳正态变换 ,并建立随机自回归AR(1)模型。该模型抓住了日总辐射的变化分布特征 ,能够产生具有代表意义的数据 。

日光辐射对大气真菌粒子的影响

大气中真菌粒子的衰亡和净化,除与真菌自身的因素有关外,与日光辐射也有密切关系。此文现场观测了日光辐射对大气真菌粒子的影响。结果表明,一天内大气真菌粒子浓度与日光辐射强度是反比;大气真菌粒数直径中值与日光辐射强度呈正比;随着日光辐射强度的增大,<3.0μm的大气真菌粒子,其浓度减小的速度比>3.0μm的快。

日太阳散射辐射月均值的估算

建筑物空调系统的全年或季节能耗分析和太阳能系统的设计分析,需要已知太阳总辐射和散射辐射数据。我国大多数地区只有总辐射观测,没有直接辐射或散射辐射观测,因此需要有一种散射辐射的估算方法。根据全国8个典型城市的实测数据,分析了日散射辐射和日总辐射与日照时长的关系,分别建立了日散射月均值的多项式拟合模型。经过郑州地区数据的检验认为,模型有很好的拟合性能,该模型可以作为通用模型。

LM_BP神经网络在总辐射日曝辐量计算中的应用研究

提出基于LM_BP神经网络的总辐射日曝辐量计算模型,模型以地外日射日曝辐量、日照百分率、日最高温度和日相对湿度等4个气象因子作为输入向量,以日曝辐量作为输出向量,利用气象站实测的气象数据进行模型实验,结果表明:该模型计算结果较为精确,且泛化性能好,可以推广应用。

日太阳总辐射月均值的估算

通过对中国8个典型城市日太阳总辐射实际观测月均值的分析,得到了较为近似的日太阳总辐射月均值模型,并用该模型对郑州地区的数据进行了预测,预测值与实测值吻合良好,表明该模型具有很好的通用性,为中国太阳能的利用提供了科学依据。

日光辐射对大肠杆菌宿主菌和工程菌存活影响的初步研究

本文观察了不同辐射强度的自然日光照射下，对大肠杆菌宿主菌（Ｋ１２—Ｃ６００）和工程菌（ＭＭ３）在光滑表面（不锈钢）上的存活影响。结果表明，暴露２０ｍｉｎ日光累积总辐射１．１４ＭＪ／ｍ２，宿主菌的存活率为０．０２％，工程菌则为０。散射暴露８０ｍｉｎ，日光累积强度０．９０ＭＪ／ｍ２，宿住菌和工程菌的存活率比值为２：１。黑暗环境下，暴露６天对宿主菌采样仍有细菌存活，工程菌暴露２天的存活率为０。可见，无论是日光总辐射，散射辐射还是黑暗环境，宿主菌的抵抗能力都比工程菌强。在含有４０μｇ／ｍｌ的氟霉素平皿上测定工程菌＊的稳定性，初步测试结果表明，无论是光照还是黑暗环境，该工程菌的质粒都比较稳定。

日太阳散射辐射月均值估算模型的对比分析

散射辐射是地表太阳辐射的重要组成部分,其计算十分复杂。文章在前人研究成果的基础上,结合中国亚热带季风气候区的实际情况,以昆明为例,对9种已有的和文章所提出的2种日太阳散射辐射月均值估算模型进行了对比分析,并在武汉和广州对表现良好的模型进行了验证。结果表明,用文章所提出的模型估算昆明、武汉、广州的日太阳散射辐射月均值,具有较其它方法更高的模拟精度。因此,该模型可尝试用于我国亚热带季风气候区日太阳散射辐射月均值的估算。

计算中国日太阳能辐射3种不同类型模型的方法比较

太阳能是一种非常重要的可再生能源。在太阳能热利用和工程设计中,准确估算出太阳能日辐射数据非常重要。笔者提出计算水平面上日太阳能辐射的3类经验模型,即日照时数模型(模型1-6)、天数模型(模型7-10)和日最高温-最低温模型(模型11-14)。在4个太阳能资源区中选择了16个城市,利用14个模型对逐日的太阳能总辐射进了计算。为了分析比较14个模型的准确性,采用平均百分比误差(MPE)、平均偏差(MBE)、方均根误差(RMSE)、相关系数(r)和Nash-Sutcliffe方程(NSE)对14个模型进行了误差检验。结果显示日照时数模型是3类模型中最准确的;日最高温(最低温模型对气象参数的测量要求不高,且准确度高于天数模型;天数模型不需要任何气象参数,在太阳能资源丰富的地区具有较高的准确度。

任意坡向辐射日总量最热坡度的解析研究

首次用解析的方法完整地研究了任意坡向的坡面相对于天文辐射日总量的最热坡度问题,建立了任意坡向的坡面相对于天文辐射日总量的最热坡度解析模式.研究表明,当坡面日出日没时角的配置关系和水平面或非水平面日出日没时角相同时,存在相对于坡面天文辐射日总量的最热坡度,而其余时角配置关系则不存在相对于坡面天文辐射日总量的最热坡度.当存在相对于坡面天文辐射日总量的最热坡度时,最热坡度可解析地求得.南、北坡的最热坡度计算公式是任意坡向最热坡度计算公式的特例.

内蒙古中部地区总辐射日曝辐量计算方法研究

在分析国内外太阳辐射模拟方法的基础上,细化模型的时间应用尺度,建立用日照时数直接计算总辐射日曝辐量的模拟方法,与现有方法相比优点是计算量少、模拟误差小。对内蒙古中部地区5个代表站点的模拟值与实测值进行统计检验,结果表明:各站Nash-Sutcliffe方程、平均偏差、归一化均方根偏差的平均值在12个月的变化范围分别是0.64~0.86、-0.74~0.08 MJ/(m^2·d)、11.98%~17.84%,多数月份模拟值比实测值偏高,3~11月份比1~2月份、12月份模拟效果好;在作物生长月份(5~9月份),模拟值与实测值之间的相关性极显著,决定系数为0.78~0.95,拟合效果优于联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Angstr?m-Prescott方程系数(a=0.25,b=0.50)。

设施土传病害防治新法——日光辐射处理的现状与发展

本文针对目前设施栽培中存在的种植种类单一、土壤盐渍化程度加重、保护地生产中土壤连作障碍、温室内药害等问题,分析认为是造成设施土传病害加重的主要原因.受古代太阳曝晒土壤启示,借鉴国外土壤曝晒技术,依据当地光、热、季节等优势,发展以单膜覆盖、双膜覆盖、覆膜与其它技术相结合的日光辐射处理技术防治设施土传病害,是一种作业简单,不需特定工具,安全环保、廉价、杀菌明显、促进作物生长、易推广应用的新技术.