54基于气象站资料的中国地区太阳日辐射量算法研究
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54基于气象站资料的中国地区太阳日辐射量算法研究
第30卷??第1期2007年2月；气象与环境科学；MeteorologicalandEnviron；Vo.l30No.1Feb.2007；基于气象站资料的中国地区太阳日辐射量算法研究；孙??睿,梁??璐,杨??玲；(1.遥感科学国家重点实验室,北京100875;；3.环境遥感与数字城市北京市重点实验室,北京10；????摘??要:现行计算水平面太阳日辐射主要
第30卷??第1期2007年2月气象与环境科学MeteorologicalandEnvironmentalSciencesVo.l30No.1Feb.2007基于气象站资料的中国地区太阳日辐射量算法研究孙??睿,梁??璐,杨??玲123(1.遥感科学国家重点实验室,北京.北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;3.环境遥感与数字城市北京市重点实验室,北京100875)????摘??要:现行计算水平面太阳日辐射主要有两种方式:一种是利用影响辐射的相关要素建立模型,另一种是依据实测资料进行空间插值。但后一种方法若要保证精度则需有足够多的样本。针对上述问题,利用我国不同区域67个站点的数据,在VP??RAD模型的基础上,建立了一个适用于中国地区的逐日太阳辐射算法CNR,该算法仅需要输入站点基本信息、最高最低温度和降水量。模拟结果与实际观测结果比较吻合。关键词:太阳日辐射;最高最低温度;降水量;大气透射率;VP??RAD模型中图分类号:P422??1??????????文献标识码:A??????????文章编号:07)01-0024-04引??言太阳辐射是地球??大气系统最重要的能量来源,也是生态系统过程模型、水文模拟模型和生物物理模型研究中的必要参数[1-2]射站的观测记录(含现已撤消的观测站)[4],因此使用这种方法虽然简单,但因样本量少往往结果并不理想,不能合理地揭示太阳辐射的空间分布特征。本文以气象台站常规观测资料(包括最高最低温度和降水量)及基本信息(包括经纬度和海拔高度)作为主要参数,在VP??RAD模型太阳辐射算法。[9]。但由于太阳辐射观测装置成本高,致使辐射观测站点稀少。随着天气、气候及作物生长模拟研究的逐步深入,太阳日辐射资料的缺乏已成为其他气象资料充分利用的??个限制因素[3]的基础上,设计一个简单实用并且对中国地区整体精度较高的日。因此,建立一个合理的太阳辐射模型,揭示我国不同区域太阳辐射量变化特征,对于研究区域以及全球太阳辐射变化具有重要意义。目前,国内外对太阳日辐射量的计算已有一定的研究。计算水平面上太阳辐射有两种方式,最为普遍的方法是根据某种辐射基数值,利用影响辐射的相关要素建立模型进行模拟据日照百分率计算太阳辐射Q=Q0(a+bS)式中,Q0为太阳辐射基数值,S为日照百分率,a、b是经验参数。利用该方式建模需要先得到各测站的辐射基数值。朱志辉、翁笃鸣、Liou等采用天文辐射[6-8][4-5]1??模型建立1.1??VP??RAD模型Bristow等建立了由日最高最低温度和降水量计算太阳日辐射量的模型,即Bristow??Campbell模型(简称BC模型),基本公式为[10]C,如气候学上根Rs=A[1-exp(-B??T)]Q0Q0为天文辐射,RS为日太阳辐射。(1)其中,A、B、C为经验参数,??T为日最高最低温差,BC模型参数简单,并且精度较高,被广泛运用于全球生态系统模拟中。但模型中3个参数由观测值推出,随地理位置而变化,不适合全球应用。于是,Winslow等在BC模型的基础上发展了VP??RAD模型[9],王炳忠等主张采用理想大气总辐射[5]。另一种方法是依据辐射站点的实测资料采用空间插值方法进行,这需要有足够多的辐射观测资料。我国自1957年开始进行辐射观测,至今只有140多个辐收稿日期:。该模型用有限的数据,即日降雨量、最低气温和最高气温,对太阳日辐射进行估计,且不依赖于长期的气象观测值,有较强的全球适用性。基金项目:国家自然科学基金();长江学者和创新团队发展计划;北京师范大学本科生研究基金资助作者简介:孙睿(1970-),男,甘肃通渭人,教授,博士,主要从事全球变化与遥感应用研究.E??mai:lsunru@??d=0??56(e0??56Mh-0??095MhVP??RAD模型基于以下假设,大气透射率??和日均相对湿度rhave之间存在线性相关关系,即??1-rhave。而一天之内,从最低温度升到最高温度这段时间接受的总辐射R的相对湿度rhTmaxTminTmax[9]+e)[13](5):(6)Mh为一定地形高度下的大气量,用下式计算Mh=M0%p/p0M0为海平面上的大气量[13]与最高最低温度对应(2)Tmax:21/2、rh相关:TmaxTminTmaxR!rh-rhTminM0=[sin!)]-614sin!(7)!是太阳高度角,在计算时取正午时的太阳高度角,M0为海平面上的大气量。在考虑大气透射率时还应着重考虑受水汽影响部分。一般来说,越温暖的地区水汽含量也越多,[9]VP??RAD模型用下式估算水汽的影响:????2%10v=0-5大多数情况下,rh一步简化为RTmax接近于1.0Tmax[10],因此,上式可进不能代!1-rh。考虑到R表一天中全部的太阳辐射,故引入日长校正因子D,Tmax使日总辐射Rs=DR,以避免不同站点日长不一导致误差。在Rs!D(1-rhTmax%[Tmean+30]1??8232)线性化过程中,又进行了(8)Tmean是年平均温度。我们用多个站点对该式进行验证后发现,透过率的结果受雨天影响较大。在某些实测值很低的情况下估算值很高(图1),经分析这些误差较大的天数多为阴雨天。于是我们取均方根误差RMSE和相关系数作为评判标准,对??v进行步长迭代,得出各站点的最佳步长。同时考虑到方程的通用性,对每次迭代后各站点的误差求平均,选出平均误差最小时的那个步长。青藏高原由于地势特殊,且站点分布较少,为避免其影响整体精度,将其单独处理。计算后得出,当降水量&1mm时,??v需减去0??16,青藏区则要减去0??42。如下处理:Tmax?一些台站的数据拟合表明,Rs与rh函数的斜率并不总是-1,于是引入经验参数 ,使Rs!D(1- rh#rhTmaxTmax);近似等于日最高温度Tmax与最低温度Tmin所对应的饱和水汽压的比值es(Tmin)/es(Tmax);?加入晴天无云条件下的大气透过率??cf,使Rs的最大值不超过??cfQ0。这样,VP??RAD的最终模型为Rs=??cfD[1- es(Tmin)/es(Tmax)]Q0(3)大气透过率主要影响因素有气溶胶、臭氧和水汽。VP??RAD给出一个计算大气透过率的基本形式[9]p/p ??cf=(??0??a??(4)v)其中,??0是干洁大气透过率,??v代表受水汽影响的[11-12]成分,??a代表受气溶胶和臭氧影响的部分,p/p0为大气压修正系数。1.2??大气透过率的改进大气透过率是影响模型精度的主要因子,我们的改进主要在于这一部分。VP??RAD模型中,干洁大气透过率??0简单地利用纬度来计算;气溶胶和臭氧影响的部分(??a),由于数据有限,属于不可测部分,设为1??0。Kreith提出了一个在晴朗无云条件下的计算大气透明度系数的经验方程,该方程不但考虑了由于高程的不同引起的大气量的变化,同时考虑了影响大气透明度的其他因素,包括分子散射、臭氧吸收和其他气体(如CO2、O2、N2等)的选择性吸收,其拟合晴朗无云条件下大气透过率的误差范围在3%之内项[2,13][9]图1??安康站实测值与VP??RAD模型预测值散点分布图1.3??CNR模型至此,在得出大气透射率模型之后,则可得出CNR(ChinaRadiation)模型为 Rs=(??)%D%[1- %es(Tmin)/d%??ves(Tmax)]%Q0p/p(9)2??模型检验2.1??研究数据及建模方法本研究所采用数据为由中国气象局气候资料中心提供的2000年中国地区67个站点的日气象资料,因此我们利用该模型替换VP??RAD模型中的??0和??a高、最低气温,日温和降水量,另外还有各站点的经纬度及海拔高度。各站点资料在输入前均已经过处理,并将缺测值剔除。检验时将斟选的67个样本按照各地区平均的原则分成2组,其中33个作为建模样本,34个作为检验样本。2.2??模型误差分析在对模型进行误差分析中,我们选用相关系数和均方根误差RMSE这两个误差评定因子。34个检验台站模拟辐射值与实测辐射值的比较表明(附表),多数观测点拟合较好,相关系数达到0??8,平均相对误差17%,最大相对误差32%,平均RMSE4??86MJ/m,少数站点偏差较大,特别是降雨偏多且频繁地区,如图2中福山站点。图2为4个站点的实测值与预测值的比较情况,与图1比较可发现,安康站点的估算结果相对于VP??RAD模型有很大改进,RMSE由5??07MJ/m降到3??72MJ/m。222附表??34个台站2000年日太阳辐射量估算误差模??型CNR模型VP??RAD模型平均绝对误差/(MJ/m2)2.514.69平均相对误差/%17.032.0最大绝对误差/(MJ/m2)5.268.23最大相对误差/%32.051.0平均RMSE/(MJ/m2)4.867.12图2??喀什、额济纳旗、安康、福山站点实测值、预测值散点图2.3??不同模型结果比较用同样的数据,同时利用BC模型和VP??RAD模型估算每日辐射,并计算每个台站的估算误差RMSE。图3是3个模型RMSE误差的比较。从图3和附表可以看出,CNR模型较BC模型和VP??RAD模型误差明显减小,CNR模型估算误差比VP??RAD模型降低了15%,适用于我国不同地区水平面上日辐射量的估算。3??结??论本研究借鉴国内外太阳辐射计算的经验公式,以全国67个气象站点为主要数据源,只使用气象站日最高最低温度及日降水量等相对容易获得的观测资料作为参数,建立了日太阳辐射的模型??????CNR模型,经与气象站实测资料及其他模型比较,CNR模型精度更高,适用于中国地区的水平面上太阳日辐射量的估算。图3??BC、VP??RAD与CNR模型RMSE误差比较参考文献[1]翁笃鸣.中国辐射气候研究[M].北京:气象出版社,1997.[2]何洪林,于贵瑞,牛栋.复杂地形条件下的太阳资源辐射计算方法研究[J].资源科学,):78-85.[3]许吟隆,RichardJ.利用ECMWF再分析数据验证PRECIS对中国区域气候的模拟能力[J].中国农业气象,):5-9.[4]田永中,朱莉芬,岳天祥.水平面上太阳辐射空间模拟对比研究[J].地球信息科学,):95-100.[5]左大康,周允华,项月琴,等.地球表层辐射研究[M].北京:科学出版社,1991.[6]朱志辉.太阳辐射时空分布的多因子计算[J].地理学报,1982,37(1):27-33.[7]翁笃呜.试论总辐射的气候学计算方法[J].气象学报,1964,34(3):304-314.[8]LiouKN,AnIntroductiontoAtmosphericRadiation[M].NewYork:AcademicPress,2002.[9]WinslowJC,HuntER,PiperSC.Agloballyapplicablemodelofdailysolarirradianceestimatedfromairtemperatureandprecipitationdata[J].EcologicalModelling,-243.[10]BristowKL,CampbellGS.Ontherelationshipbetweenincomingsolarradiationanddailymaximumandminimumtemperature[J].AgricForMeteoro,l-166.[11]GlassyJM,RunningSW.ValidatingdiurnalclimatologylogicoftheMT-CLIMmodelacrossaclimaticgradientinOregon[J].8-257.[12]KimballJS,RunningSW,NemaniR.Animprovedmethodforestimatingsurfacehumidityfromdailyminimumtemperature[J].AgricForMeteoro,l-98.[13]KreithF,KreiderJF.PrinciplesofSolarEngineering[M].Wash??ingtonDC:HemispherePublishingCorporation,1978.EstimationofDailySolarRadiationinChinaBasedonWeatherStationDataSUNRui,LIANGLu,YANGLing123(1.StateKeyLaboratoryofRemoteSensingScienceJointlySponsoredbyBeijingNormalUniversityandIRSA,Beijing100875,C2.SchoolofGeography,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,C3.BeijingKeyLaboratoryofEnvironmentalRemoteSensingandCityDigitalization,Beijing100875,China)????Abstract:Currently,therearetwomethodstocalculatedailysolarradiationonhorizontalleve,loneutilizestherelativeelementthatinfluencethesolarradiancetoestablishthemode,lanotherusesspatialinterpolationmethodthatreliedontheobserveddata.However,thelatteroneneedsenoughsamplestokeephighaccuracy.Inthispaper,wedevelopedanewmodelforChina&sdailysolarradiationcalcula??tionbasedonVP??RADmodel。Themodelinputsincludebasicstationinformation(latitudeandeleva??tion),dailytemperaturerangeandprecipitation.Themodelwasdevelopedandvalidatedbythedataob??servedfrom67meteorologystationsindifferentregionsofChina。Theresultindicatesthatthismodelisreasonableandapplicable.KeyWords:SDDAtmospherictransmit??;包含各类专业文献、专业论文、各类资格考试、外语学习资料、行业资料、高等教育、中学教育、54基于气象站资料的中国地区太阳日辐射量算法研究等内容。
　接受太阳总辐射量的多少,可将全国划分为五类地区。... MJ/m2,相当于日 辐射量 5.1-6.4KWh/...太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得, 也可以从... 　全国各地年平均水平日太阳辐射量_农学_农林牧渔_专业资料。全国各地年平均水平日太阳辐射量在地球位于日地平均距离处时, 地球大气上界垂直于太阳光线的单位 面积在单... 　徐家汇站1961 年―1990 年月太阳总辐射量与月日照...到达地表的太阳总辐射与日地距离、地理纬度、太阳...全国有不少省份的气象工作者分别提出本省不同气候区... 　中国太阳能辐射量_专业资料。中国的太阳能资源及分布...为中国太阳能资源 的中等类型区。相当于美国的华盛顿...为此,中国气象科学研究院根据 20 世纪 末期最新研究... 　二、影响太阳辐射差异的原因分析 影响太阳辐射的因素主要包括纬度高低、地形地势、气候气象条件等方面。 我们结合中国太阳年辐射总量的分布图来仔细分析贫乏区、 可... 　一些太阳能辐射资源分布的相关研究,基于中 国气象局...全国总面积 2/3 以上地区年日照时数大于 2000 小时...甘肃区域内有日射观测资料的气象站有 6 个,分别是... 　由于我国的气象台站均不公布 逐时太阳辐射数据,...基于这样的考虑,笔者利用“中国建筑用标准气象数据库...郎四维. 建筑能耗分析逐时气象资料的开发研究. 暖通... 　中国太阳能资源分布表_天文/地理_自然科学_专业资料...太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得,也可以从国家...绝大多数地区年平 均日辐射量在 4 kWh/m2.天 ... 　“中国年太阳辐射总量分布图”的分析【地理必修 1】太阳辐射的能量巨大,对于我们的生产和生活有着非常重要的影响,目前被人类利用的能量几乎都是 直接或者间接来自...台湾淡水气象站和嘉义气象站观测到的历史最低温是多少？_百度知道
台湾淡水气象站和嘉义气象站观测到的历史最低温是多少？
请台湾朋友帮忙查一下，淡水和嘉义的历史最低气温是多少？
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4度<file fsid="" link="/share/link?shareid=&uk=" name="中央气象局最低气温统计附件是台湾中央气象局最低气温统计表基隆最低气温是3.9度嘉义最低气温是0
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嘉义地区昨天（11月4日）凌晨出现摄氏十二点七度低温，创下台湾地区入冬以来最低温纪录。
我是说从气象站建立到现在的历史最低温度！
嘉义的相关知识
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出门在外也不愁■看看这些仪器，都是干什么的呢？本报记者 郄磊 摄
本报讯（记者赵晓华）“3·23”是世界气象日，今年世界气象日的主题为“气候知识服务气候行动”。昨日，省气象局、气象局石家庄基本气象观测站免费对外开放，让市民充分了解到了气象知识。
据悉，石家庄市气象局特别开设了免费开放日。其中，在21日8时30分至12时，气象观测场、农业气象试验站、气象应急指挥车、人工影响天气作业装备面向市民开放，市气象台、环境中心、人影办、服务中心的专家及技术人员还在现场解答并发放宣传资料。市民张女士告诉记者，她们全家平时就特别关注天气预报，对日常出行等起到了非常大的帮助。“但是说实话，真是不了解天气预报和那些服务信息都是怎么来的。”她告诉记者，听说有“气象开放日”，她一大早就带着女儿来了。
在石家庄基本气象观测站气象观测场内，一件件天气的测量实物让市民们好奇不已。在一台放有气温测量表的百叶箱前，讲解员介绍，箱内下方两支测量表中的温度分别指示从昨天20时到目前的最高温与最低温。现在气象局的气温测量有了更先进的自动监测设备，要比人工测量的温度计有更高的精确性。此外，开放日当天，河北省气象局也展出了气象应急指挥车、自动气象站、人工影响天气火箭弹模型及气象仪器设备等流动设施展品，市民们还近距离了解了天气预报的制作和气象数据的监测，并有机会体验了气象主播的工作。
为进一步提高气象为农服务的针对性，近日，邯郸大名县气象局联合县农牧局、农机局和畜牧水产办签订了共同建立气象为农服务战略合作协议。四部门将在农业气象服务、基层防灾减灾体系建设等方面开展多领域合作。
27日，纽约等地居民在轰鸣的除雪机声中醒来时，发现预报的“史上最大暴风雪”并未如“约”出现。费城气象学家凯特·比洛在社交网络上写道，如果预报是错误的，我宁可是过高估计了预报的结果，以减少生命财产的损失，但对这样的结果表示道歉。
者从承德市气象部门了解到，为了充分利用这次降雪过程，气象部门进行了人工增雪作业，出动增雪飞机1架次，发射火箭弹12枚。
记者从２２日在陕西西安召开的全国气象局长会上获悉，中国将大力开发利用宝贵的气象信息资源，积极培育气象发展新的增长点。后者将探索物联网智能家电领域的嵌入式气象服务，将“气象大数据”从公共服务领域延伸到家庭领域。
15日凌晨，衡水市阜城县境内出现能见度不足200浓雾，大雾天气给交通运输和市民出行和农业生产造成了很大的影响。黄玉荣 摄　
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冬季和夏季的高温缓解策略：在温带气候区的现场测量
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