太阳总辐射的分光测量及其能量分配

1987年至1988年,在北京利用MS-800型精密分波长日射计和带有不同波长范围滤光片的七种传感器测定了太阳分光辐射。根据观测资料,分析了不同光谱区的能量分配及其季节变化,讨论了太阳高度角、云量等因子对它的影响,建立了分光辐射与总辐射间的关系式。     

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。     

青海省太阳总辐射估算模型研究

以天文辐射理论模型、有关参数为基础,应用青海DEM模型,Angstrom气候学模式,通过天文辐射、大气透射率的计算,建立了青海高原月、年太阳总辐射栅格模型,模型估算平均相对误差7.40%,模拟效果较好;同时,应用模型估算了青海高原30a（1970-2000年）平均月、年太阳总辐射。结果表明,青海省太阳总辐射年平均值为6771.95MJ/m2,空间分布不均匀。全省年太阳总辐射有3个高值区,1个低值区。高值区位于可可西里地区、柴达木盆地南部、大柴旦西部区域,低值区位于河湟谷地。全省月太阳总辐射地域分布差异较大、季节变化明显,5月和7月为峰值,12月为最低值。5、7、12月全省30a太阳辐射平均值分别为717.24、701.96、352.63MJ/m2。     

基于DEM模型计算北京西部山区太阳直接辐射的空间分布

基于DEM模型,探讨了在受到自身地形遮挡和周围地形遮挡综合影响下北京西部山区太阳实际直接辐射分布的计算问题,并对研究区的太阳直接辐射分布进行了分析。分析结果认为,复杂地形条件下山区太阳直接辐射分布受多种地形因素共同影响。随着坡向由阴坡转为阳坡、坡度由小变大,太阳直接辐射量最大值逐渐增大,但在15°～20°坡度处,太阳直接辐射量开始下降。在1275～1475 m海拔间太阳直接辐射的平均值最小,之后随海拔的升高和降低,其平均值向两边均逐渐增大,海拔在1075 m以下,平均值差异不明显。研究区直接辐射量的最大值出现在坡度为10°～15°、坡向为-67.5°～67.5°的坡面上,低值区出现在坡度为35°～40°、坡向为112.5°～247.5°的坡面上。该试验采用的方法通用性较好,原则上适用于一切复杂地形太阳直接辐射计算。     

人工林内太阳总辐射动态模拟的研究

利用气象学和天文学公式建立了人工林阴影子模式，利用生态学知识建立了人工林阴影平均太阳总辐射动态模式，并将二模式连接为人工林内太阳总辐射时间动态模型。运用该模型对安庆地区东北－西南走向，未封行人工林内太阳总辐射动态进行了模拟，结果表明，最大相对误差不超过１０％，说明该模型具有很大的可靠性。运用该模型进行了间伐计算机数值模拟实验，表明隔行间伐后中午时分总辐射改善情况最好。     

我国东北、西北地区大于不同界限温度期间的积温与太阳总辐射、日照时数的相关分析

(一)前言太阳光是绿色植物进行光合作用以增长体积和积累干物质的唯一能量源泉,是作物生活的主要环境因子。我国西北地区,大部属于干旱和半干旱地区,日照多,太阳辐射强,因此,光能资源较为丰富。如宁夏的银川、同心,太阳辐射分别为146千卡/厘米~2·年和149千卡/厘米~2·年,比江南多30千卡/厘米~2·年,比同纬度的华北平     

山区太阳直接辐射的空间高分辨率分布模型

该文以山区的高空间分辨率DEM数据为主要数据源,从中分别提取经度、纬度、坡度、坡向等相应的地形要素栅格数据,再结合多年平均的实际日照百分率资料,利用GIS技术建立山区实际太阳直接辐射的高空间分辨率分布模型,实现太阳直接辐射空间分布规律的可视化表达,分析了山区各月太阳直接辐射的空间分布特征,对于山区的农业、林业和生态环境等方面的研究具有重要的指导意义。     

四川省不同区域地表太阳总辐射模型适用性评价

选用1994−2016年四川省7个辐射站气象数据,在3个辐射区（川西高原I区、川东盆地II区和川西南山地III区）中评价了6种地表太阳总辐射（Rs）估算模型在3种天气类型（晴、多云、阴）下的适用性,并分析基于天气类型的组合模型在不同区域的模拟效果,以探寻最适宜全省不同区域的Rs估算方法。结果表明：（1）各经验模型在四川省整体表现良好（决定系数R2介于0.554～0.934,P <0. 001）,I区（甘孜和红原站）模拟效果最好的为日照时数模型A−P（平均绝对误差MAE为2.210±0.714MJ∙m⁻²∙d⁻¹）,II区（成都、绵阳和泸州站）、III区（峨眉山和攀枝花站）模拟效果最佳的均为混合模型Chen（II区MAE为1.510±0.027MJ∙m⁻²∙d⁻¹,III区为1.930±0.006MJ∙m⁻²∙d⁻¹）;（2）6个模型在四川省3种天气类型下的模拟效果呈晴天>多云>阴天的规律,日照时数模型（A−P和Ba模型）能更好地模拟晴天时的Rs,混合模型（Chen和Ab模型）则在多云和阴天时模拟效果更佳,I区在晴天、多云、阴天3种天气下模拟效果最好的模型分别是A−P（整体评价指标GPI为0.850）、Ab（1.294）、Ba（0.862）,II区分别为A−P（0.381）、Chen（1.358）、Chen（1.742）,III区分别为Chen（0.204）、Chen（0.857）、Chen（0.526）;（3）基于天气类型的组合模型（M新）模拟各区Rs的效果均比未组合前各模型的效果好（3个区GPI分别为0.558、0.582、0.134）。因此,推荐使用基于天气类型的组合模型来估算四川省Rs。     

太阳紫外线-B辐射及其植物效应刍议

分析了太阳紫外线－B辐射的空间分布和时间变化特征、总结了紫外线－B辐射对植物的作用特点，探讨了太阳紫外线－B辐射与生物多样性和植被分布之间的关系，并从大气O3－植被－气候的角度讨论了03层变薄问题。     

实际地形下地表太阳总辐射的简化算法及应用

为快速准确估算实际地形下地表太阳总辐射,针对辐射观测资料不足现状,通过考虑天文、大气和地理地形等因子对地表太阳总辐射的影响,构建了融合起伏地形天文辐射模型、地表太阳总辐射气候学公式和日照百分率优化插值方案的太阳总辐射简化算法。并以安徽省为例,对简化算法实施参数化和应用,采用2个辐射站观测资料统计回归得到气候学公式参数,参数化后的公式计算相对误差为7.65%。利用80个站点的日照百分率数据分析了不同插值方法适用性,逐点交叉检验结果表明,薄盘样条法对安徽省日照百分率具有更好的插值效果。基于简化算法计算得到实际地形下安徽省地表太阳总辐射平均为4500MJ·m~(-2)·a~(-1),总体呈北部高、南部低,山区南坡高、北坡低的分布特征,部分开阔南坡的太阳辐射超过同纬度水平地面。季节特征上地形对太阳辐射的影响随月份而异,在冬半年影响幅度更为明显,夏半年地形影响相对较弱,并多以削减为主。安徽省太阳能资源以3级为主,大别山和皖南山区的北坡多为4级,而在皖北低山丘陵的南坡存在零星的2级资源区。近年来由于日照百分率的下降,导致全省地表太阳总辐射普遍减少。     

基于GIS的接坝山地太阳直接辐射空间分布规律研究

基于ViewGIS下的太阳直接辐射模拟计算功能,以河北省丰宁满族自治县小坝子乡为例,对该地区太阳直接辐射空间分布规律进行了研究,以期为当地的区域规划和生态环境建设提供基础资料和科学依据。通过DEM模拟计算太阳直接辐射的方法和原理,结合ViewGIS系统建立的数据库进行统计分析。结果表明,地貌对太阳直接辐射分布的影响比较明显,太阳直接辐射随海拔高度升高而增大;太阳直接辐射随坡度的增加逐渐递减;一年中各月份太阳直接辐射随坡向的变化规律为：阳坡〉半阳坡〉半阴坡〉阴坡。     

五个常见日太阳总辐射模型在华北地区的有效性验证及分析

在地学、农学等领域,日总辐射量是一个很重要的参数,但相比常规气象观测站,全球辐射观测站的数量却很少,因此,太阳辐射的估算一直受到重视。本文在分析比较前人建立的太阳总辐射模型的基础上,选取较常见且有代表性的5个模型：Angstrom-Prescott模型（I）、Ogelman模型（II）、Bahel模型（III）、日照百分率和气温日较差综合模型（IV）和刘可群等模型（V）。用华北地区6个代表站点2001-2010年的逐日太阳总辐射观测数据,按照整个分析期（10a）、不同季节、不同天气3种情况,对5个模型模拟的效果进行对比与分析。结果表明：（1）5个模型在各代表站点模拟的逐日太阳总辐射值与该站实测值间具有极显著的正相关关系（P≤0.01）,相关系数（R）均在0.93以上,平均绝对误差（MAPE）均在9.68%～17.56%,归一化均方根误差（NRMSE）在12.47%～23.12%,模拟结果大多为“好”,个别为“可以接受”,说明5个模型及相应的系数适合估算华北地区日太阳总辐射。（2）分析期内,5个模型在6个站点的MAPE平均值分别为14.28%、14.93%、12.78%、12.27%、13.01%,相应的NRMSE平均值分别为18.80%、19.71%、17.09%、16.27%、17.24%,模拟结果为“好”,其中模型IV误差最小,但与模型III和V无显著差异。（3）模型I-V的MAPE平均值在春季依次为11.97%、12.19%、11.17%、10.86%、11.24%,相应的NRMSE平均值依次为15.46%、15.75%、14.27%、13.95%、14.27%;夏季MAPE平均值依次为14.46%、15.47%、13.32%、12.45%、13.36%,相应的NRMSE平均值依次为18.89%、20.21%、17.21%、16.22%、17.05%;秋季MAPE平均值依次为14.81%、15.65%、12.67%、12.19%、12.20%,相应的NRMSE平均值依次为18.94%、20.00%、16.66%、15.94%、15.95%;冬季MAPE平均值依次为18.08%、18.56%、15.19%、14.99%、14.11%,相应的NRMSE平均值依次为22.52%、23.28%、19.42%、19.06%、18.31%。总体上,四个季节的模拟结果大多为“好”,个别为“可以接受”;春、夏、秋季,模型IV误差最小;在冬季模型V最小,模型IV次之。（4）模型I-V的MAPE平均值,在有日照时,依次为11.23%、12.03%、9.52%、9.32%、9.94%,相应的NRMSE平均值依次为14.92%、15.92%、12.75%、12.44%、13.13%。模拟结果均为“好”,其中模型IV误差最小;无日照时,MAPE平均值依次为49.25%、47.92%、49.71%、46.03%、45.51%,相应的NRMSE平均值依次为61.92%、62.09%、61.89%、58.02%、55.70%,模拟结果均为“不好”。综合分析可知,5个模型均可用于估算华北地区日太阳总辐射,但模型IV即日照百分率和气温日较差综合模型精度最高。     

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。     

基于地统计分析及GIS的河南省烤烟大田生长期太阳总辐射空间变异性研究

地统计学是研究具有结构和区域双重性质变量空间变异性的一种方法.本文根据《河南省1950年-2000年整编气象资料》提供的有关数据,计算出烟草各生长阶段的太阳总辐射量和光合有效辐射量,并采用地统计学与GIS相结合的方法,研究了大尺度下河南省烤烟种植区烟草各生长阶段的太阳总辐射的空间变异性和分布特征.统计分析表明,上述各变量在河南省境内均可以较好地拟合为正态分布,满足地统计学所要求的平稳假设条件.河南省境内太阳总辐射变异系数最大的是5月份,为9.93％,最小的是7月份,为3.87％.地统计学分析表明:河南省烟草大田生长期太阳总辐射可以拟合为高斯模型,自相关距离为1997100.00m,并且块金值为18.45％,具有很强的空间相关性.河南省烟草大田生长期太阳总辐射量在2170 ～2258MJ·m-2之间的区域占研究区总面积的23.20％,主要分布在南阳、信阳、洛阳、三门峡及平顶山地区;太阳总辐射量2258～2346MJ·m-2之间的区域占研究区总面积的33.07％,主要分布在驻马店、三门峡、洛阳、平顶山、南阳、信阳及漯河地区;太阳总辐射量2346～2436MJ·m-2之间的区域占研究区总面积的25.65％,主要分布在济源、郑州、漯河、周口、商丘、许昌、开封、安阳、新乡以及焦作等地;太阳总辐射量2346～2522MJ· m-2之间的区域占研究区总面积的16.65％,主要分布在焦作、鹤壁、安阳、新乡、开封、周口、商丘、许昌及濮阳等地.     

总水势概念的定义、计算及应用条件

SPAC系统理论中引入能量观点认为水分运移取决于其驱动力-水势差(即能量差)的大小和水流的阻力.但目前水势定义的本质是等温条件下摩尔吉布斯函数之差,并不能涵盖总能量.该文首先提出"总水势"的概念来表达水分的总能量,按照总能量观点对其进行定义;然后对构成总能量的每个分势进行了分析计算;最后,探讨了总水势的物理意义和限制条件,以了解实际应用中出现的一些误区.     

我国缺乏微量元素的土壤及其区域分布

微量元素指土壤中含量很低的化学元素。有的微量元素是植物正常生长和生活所不可缺少的营养元素。土壤是微量元素的主要给源。     

我国沙地水分分布状况及其意义

按生物气候带、干燥度、沙地土壤水分平均含量和降水量组合等特点,将我国沙地和沙漠分为荒漠带、半荒溴带、干草原带、半湿润带和南方湿润带五个沙漠区（青藏高原区除外）归纳分析各沙区水分运动基本规律、稳定含水率和有效储水量等项目,探讨影响我国沙地水分分布状况的主要因子,提出了我国不同沙带固沙造林具体措施和适宜选用的植物种。最后讨论各沙地开发和农业生产方向以及灌溉农业的经济效益和未来的发展趋势。     

日光温室山墙对室内太阳直接辐射得热量的影响

该文计算了日光温室室内各个面的太阳直接辐射，结果表明：山墙内侧的太阳直接辐射日变化规律不同于室内其它各个面。对于长度较短的温室，如果忽略山墙的作用，将会忽略山墙内外侧太阳辐射对室内得热的影响，同时忽略山墙在室内各个面产生的阴影，从而高估了室内其它面的太阳辐射得热，高估值随着温室长度的递减而递增，给日光温室热环境的分析带来误差。该文还测量了日光温室各个面的热流量，分析了山墙的蓄热放热过程及其随温室长度变化对室内得热的影响。因此，对长度较短的温室，必须考虑山墙对室内得热的影响。同时也为日光温室长度的确定和室内作物布局提供理论依据。