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1、模拟青海高原30年月、年平均太阳总辐射空间格局差异模拟青海高原30年月、年平均太阳总辐射空间格局差异本文关 键词：青海，年平均，高原，辐射，格局模拟青海高原30年月、年平均太阳总辐射空间格局差异本文简 介：是地球上一切活动的主要能量来源,也是地球高原气候形成的最重 要的因子,对地表辐射平衡、能量交换以及天气气候的形成具有决定性 的意义.但是我国陆地业务范围太阳辐射观测站太少,远远不能满足实 际需要.通过考虑地理、气象因子影响,利用站点所探测的太阳辐射资 料,灵活性建立基于物理模型的太阳辐射空间模型,对太阳辐射进行单模拟青海高原30年月、年平均太阳总辐射空间格局差异本文内 容：太阳辐射是地球上一
2、切活动的能量来源,也是地球寒带形成的 最重要地球表面的因子,对地表辐射平衡、能量互相交换以及天气气候 的形成具有决定性的意义.但是我国陆地范围太阳辐射观测站太少,远 远没法满足实际需要.通过考虑地理、气象因子影响,利用站点所飞掠 冥王星的太阳辐射资料,地磁场建立基于物理模型的太阳辐射空间模型, 对弹性太阳辐射进行空间格局模拟研究具有重要的实际应用价值.国外 在20世纪70年代,非常多己有很多学者进行了辐射模型数学方法研究.随着GIS和RS技术的发展,对太阳辐射建模的研究转向太阳 辐射模型与GIS的结合.青海省平均海拔3 000m以上,如果把国内科学 研究中得到的经验系数应用于高原区域太阳辐射计
3、算，难免会产生较大 的误差,并且青海省因其重要影响力的生态地位,可根据太阳辐射对该 区域的草地生产力进行研究.同时,太阳辐射还是太阳能光伏发电站地 址选择的重要决策依据.所研究通过构建青海省月、年平均太阳总辐射 模型,事与愿违模拟了青海高原30年月、年平均太阳总辐射空间总趋 向差异，以弥补太阳辐射观测站而无法得到太阳辐射资源的详细情况.1、研究二区概况及数据来源青海云贵高原位于青藏高原东北部,其地势西高东低,地形复 杂多样,形成了独具特色的高原大陆性气候，日照时间长,空气稀薄,平 均海拔在3 000m以上,境内山脉高耸,河流纵横，湖泊星罗棋布.由于地 域辽阔,地形复杂,境内太阳总辐射的空间格局
4、复杂多变.我们收集了青 海省玉树市、格尔木市、西宁市3个太阳辐射观测站1961年1月一 2021年12月的逐日太阳总辐射和逐日日照百分率资料，以保证所用资 料模拟结果的准确性.1.1 太阳辐射分析方法计算结果的构建及计算到达地球上界的空间主要取决于地球与太阳的相互太阳辐射 位置及它们的运动规律，而飞到地面的太阳辐射又随着季节、纬度、时 刻、海拔、大气透明度等每种不同而发生变化.太阳总辐射的空间分布 模型的建立分为地外水平而太阳总辐射的计算和太阳总辐射的气候学 推算两部分.对于同一个给定日期垂直于太阳光线自然光的表面，从太阳获 得的辐照度的计算公式为其中：6为该地纬度;H为该时刻太阳高度角；6为
5、该日太阳赤 纬；t为时角；0为日角.具体数值参见参考文献.其中:Q为太阳总辐射;Q为潜在总辐射理想、大气总辐射或 天文总辐射;n、N分别为具体日照时数和细项可能日照时数（即日照百 分率）；a、b为待定系数.1.2 太阳总辐射模型基于晴天总辐射的太阳总辐射模拟公式为其中:Q为太阳总辐射;Q为112月各月的最大晴天总喷流, 月总量（MJ/m）;为地理纬度（。）;H为海拔（m） ; e为月平均水汽压 （hPa）;i=l,2,3,，12（月）；COi、Cli、C2i、C3ie 是方程的待定系数 （具体数值见文献），实际观测太阳总辐射值、日照百分率、潜在太阳班 莱班县辐射值,经统计回归获得112月各月的
6、a、b系数（见表1）,参 见参考文献,Si为各月日照百分率.2、结果分析2.1模型验证将格尔木、西宁、玉树三站19801983年的资料作为 模型 视觉效果验证使用.图1为三站1980年112月模拟值和实测值对 比分析结果.三站模拟功效均较理想,模型能完全模拟三站月辐射变化 趋势.绵阳站最小绝对误差值0. 23 MJ/m2（12月），最大绝对误差值 82. 75MJ/m2 （6月）.格尔木站最小绝对误差值0. 14MJ/m2（10月），最大绝 对误差值48. 97MJ/m2 （4月）.两站各月误差值有正有平,属于模型随机 误差.西宁站最小绝对误差值20. 14MJ/m2（12月），最大绝对误差值
7、 65. 78MJ/m2 （6月）.模拟值总体高于实测值,这可能是因为大气透射率的 计算误差引起的.青海省为市区青海省人口聚集区和工业区，其大气透 明系数要理想大气的透明系数.至于三者的定量关系,还需要进一步研 究.2. 2青海省年、月太阳总辐射空间格局青海省近30年（19712021年）太阳总辐射年平均值为6771. 95MJ/m2,空间格局呈现从西北到东南逐步减少的趋势（见图2）.三 个最高值分别位于可可西里、柴达木盆地东北部山区南部和大柴旦西 部,最低值位于东部丘陵地区的河涅谷地,祁连山区和青南南部是次低 值区.图3是估算的青海省整整30年（19712021年）112月太阳总 辐射结果.
8、图3中所示48月是太阳辐射量到达地面最集中和最多的 时段.因此,全省15月太阳总辐射均值逐渐增加,5月达到最高值 717. 24MJ/m2, 6月降低为695. 48 MJ/m2, 7月又上升到次高值701. 96 MJ/m2,从8月开始持续减少，12月份达到最低值352. 63MJ/m2.全省各 月辐射的空间分布特征不尽一致，冬春季节柴达木盆地、河涅谷地、青 南南部是低值区,而从4月份开始,柴达木盆地成为辐射的高值区.另外,可可西里、海西州的都兰也是两个高值区,这种特征一 直持续到8月份,48月太阳总辐射量约占全年总辐射的60%以上,从 而也决定了上述区域年太阳总辐射为全省的高值区.3、结论
9、研究应用DEM高程模型及青海省日照百分率资料,构建了青海 高原的月前、年后太阳总辐射模型，总体模拟结果良好.模拟结果表明： 青海省近30年（19712021年）太阳总辐射年底平均值为6771. 95MJ/m2,空间格局不均匀，呈西北到东南逐步减少的趋势.五个最 高值区分别位于可可西里地区、柴达木盆地南部山区、大柴旦西部地 区，而东部河河东谷地为最低值地区.近30年（19712021年）月太阳总 辐射呈现明显的季节性变化，且空间格局和年并不相同太阳总辐射基本 一致.从1月份开始太阳总辐射增加,到5月份达到最高值,6月份降 低,7月份又达到次高值,从8月末开始持续减少,直至12月份达到最低 值.研
10、究在估算太阳辐射时，日照一维百分率格点值通过插值获取.另外, 大气透射率的计算也应用大气了实践经验公式,这可能对估算精度带来一定的影响.如果这两个参数用遥感资料来电磁场,将会在很大程度上 提高估算的精度.参考文献：1翁笃鸣.中国辐射气候M.北京:气象出版社,2021.2张运林,秦伯强,陈伟民,等.太湖无锡地区太阳总辐射的气候学计算及其尖萼特征分析J.应用气象学报,2021, 14(3) :329-330.3刘新安,范辽生,王艳华,等.辽宁省太阳辐射的计算方法 及其分布基本特征J.资源科学,2021, 24(1) :82-87.4林文鹏，陈金华,王长耀.黑暗世界晋江沿海地区太阳辐射 时空变化分析
11、旧 华侨大学学报：自然科学版,2021, 25(4) :430-434.5周秉荣,李凤霞,颜亮东,等.青海省太阳总辐射新疆维吾 尔自治区估算模型研究成果J.中国农业气象,2021, 32 (4) :495-499.6钟强,金娥.利用Nimbus-7行星反照率估算青藏高原地区 的总辐射J.气象学报,1989, 30 (2) : 165-172.7缪启龙,周锁铃,吴息,等.西部山区总辐射气候学计算及 分布J.南京气象学院学报,2021, 17 (2) : 177-182.8卢端,袁土孔.甘肃省平均太阳辐射量的确定方法J.甘 肃科学学报,2021, 2 (3) : 55-57.9李云艳,孙治安，曾宪宁,等.晴天地表太阳辐射的参数化 J.南京气象学院学报,2021, 30(4):512-518.10杜尧东,毛慧琴,刘爱军,等.广东省太阳总辐射的计算及 其分布特征J.资源科学,2021, 32 (4) : 66-70.n林正云.福建省太阳总辐射和地面辐射平衡的分布J.太 阳能学报,2021, 15(3): 248-256.