陳夢(mèng)圓，王 剛 ，唐紅祥

(1.貴州省修文縣氣象局， 貴州 修文 550200；2.貴州省農(nóng)村綜合經(jīng)濟(jì)信息中心，貴州 貴陽 550002)

修文縣太陽總輻射計(jì)算與分析

陳夢(mèng)圓1，王 剛2，唐紅祥1

(1.貴州省修文縣氣象局， 貴州 修文 550200；2.貴州省農(nóng)村綜合經(jīng)濟(jì)信息中心，貴州 貴陽 550002)

利用修文縣1963—2010年日照百分率，采用日照百分率擬合公式，計(jì)算得出修文的日照總輻射，結(jié)果表明修文的年太陽總輻射在3 077.57～4 010.6 mJ·m-2之間。并在此基礎(chǔ)上分析修文總輻射的分布特征如下：從年際變化趨勢(shì)來看，修文年太陽輻射呈下降趨勢(shì)，但變化不大，每年的下降幅度為3.3 mJ·m-2；從月際變化趨勢(shì)來看，修文太陽總輻射隨月份變化曲線呈拋物線形， 1—7月輻射逐漸增強(qiáng)，7—12月輻射逐漸減弱，7月輻射最強(qiáng)，1月輻射最弱；修文屬于太陽輻射較貧乏帶；云量的增多是年輻射減少的主要因素。

修文；太陽總輻射；天文輻射；分布特征

1 引言

太陽總輻射是地球表面某一觀測(cè)點(diǎn)水平面上接收太陽的直射輻射與太陽散射輻射的總和，輻射與農(nóng)作物生長密不可分，已知太陽總輻射，可為開展農(nóng)業(yè)區(qū)劃細(xì)化和太陽能的利用研究等提供數(shù)據(jù)參考，修文縣氣象站為國家一般氣象站，無太陽輻射觀測(cè)項(xiàng)目，因此計(jì)算修文太陽輻射，具有實(shí)用意義。目前，太陽輻射的計(jì)算方法可分為兩種，一是統(tǒng)計(jì)模擬方法，利用有限的地面輻射資料與影響太陽輻射的各類因子建立統(tǒng)計(jì)模型來計(jì)算；二是利用衛(wèi)星測(cè)值反演推算。由于受觀測(cè)資料的限制，國內(nèi)一般都采用統(tǒng)計(jì)方法。本文根據(jù)日照百分率擬合公式計(jì)算出修文日照總輻射，并分析太陽輻射的分布規(guī)律。

2 資料與計(jì)算方法

本文選取修文縣國家一般氣象站1963—2010年每月日照時(shí)數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。計(jì)算方法選用日天文輻射總量的計(jì)算公式[2]，日照百分率擬合公式，并使用C語言編程計(jì)算。

2.1 天文總輻射的計(jì)算方法

日天文輻射總量的計(jì)算公式：

式中：T為1d的周期(24×60×60s)，ω0為時(shí)角，φ為地理緯度，δ為太陽赤緯，I0為太陽常數(shù)(13.67×10-4mJ·m-2·s-1，ρ為日地相對(duì)距離，即某天的日地距離(r)與日地平均距離(r0)的比值，可由下列公式求得：

ρ2=(r/r0)=1.000 110+0.032 21cosθ+

0.001 280sinθ+0.000 719cos2θ+0.000 077sin2θ

月天文輻射計(jì)算公式：Qj=∑Qi(j=1……12;i=1……31或30、29、28)(即通過日天文輻射逐日累計(jì)求出月天文總輻射)。

2.2 a、b經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的計(jì)算方法

根據(jù)某地歷年各月的實(shí)測(cè)太陽總輻射和相應(yīng)的日照百分率用SPSS軟件和線性回歸方法，對(duì)逐月太陽輻射進(jìn)行擬合，得出該地日照百分率擬合公式Q=Q0(a+bs) (Q0為天文輻射，s為日照百分率，a，b為經(jīng)驗(yàn)系數(shù))中的各月經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a、b值。由于修文無太陽輻射觀測(cè)項(xiàng)目，本文引用臨近站點(diǎn)貴陽市的各月經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值，見表1。

2.3 修文太陽總輻射的計(jì)算

將貴陽市各月經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值a、b， 修文日照百分率s，月天文輻射Q0帶入日照百分率擬合公式：Q=Q0(a+bs)中，則計(jì)算出修文各月太總陽輻射值。

表1 貴陽市各月經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值[1]

3 結(jié)果與分析

3.1 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述公式，得出修文縣各月天文輻射值如表2， 1963—2010年48a修文各月平均太陽輻射、各月最大、最小輻射值如表3， 通過求和，修文歷年平均太陽輻射值為3 456.5mJ·m-2。

表2 修文縣各月天文輻射值 (單位：mJ·m-2)

表3 修文各月太陽總輻射 (單位：mJ·m-2)

3.2 修文太陽輻射月變化

根據(jù)表3，繪制修文縣各月平均、最大、最小太陽輻射值曲線圖，如圖1所示：

圖1 1963—2010年修文各月平均、最大、最小太陽輻射變化曲線

圖1給出了修文1963—2010年修文各月平均、最大、最小太陽輻射變化曲線，可以看出輻射隨月份變化曲線呈拋物線形， 1—7月輻射逐漸增強(qiáng)，7—12月輻射逐漸減弱，修文7月輻射最強(qiáng)，1月輻射最弱。

3.3 修文太陽輻射年際變化

通過計(jì)算，繪制修文1963—2010年的輻射變化曲線，如圖2所示。

圖2 修文太陽輻射年際變化曲線

由圖2可知，修文的年太陽輻射為3 077.57～4 010.6mJ·m-2，接近貴陽市歷年太陽總輻射值2 886.47～4 351.076mJ·m-2，從變化趨勢(shì)來看，修文年太陽輻射呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但變化不大，每年的下降幅度為3.3mJ·m-2。據(jù)研究，太陽輻射一般大于5 016mJ·m-2才有利用價(jià)值，很明顯修文的太陽輻射值很低不好利用，根據(jù)王炳忠等[3]的太陽能區(qū)劃指標(biāo)和結(jié)果：太陽能資源貧乏帶的總輻射年總量不足4 176.34mJ·m-2，修文屬于太陽輻射貧乏帶。

3.4 修文太陽輻射呈下降趨勢(shì)的原因分析

分析影響到達(dá)地面太陽輻射的因子—云、大氣中水汽含量和透明度條件(表4)。云能散射和吸收太陽輻射，對(duì)太陽輻射到達(dá)地表有很大的消弱作用，由表4可知：修文年總輻射的變化與年總云量變化呈顯著負(fù)相關(guān)(通過0.01顯著性檢驗(yàn))，說明云量是影響太陽輻射變化的關(guān)鍵因素之一。通過對(duì)修文云量分析，總云量呈上升趨勢(shì)，由于云量與輻射呈負(fù)相關(guān)，故云量的增多可能是總輻射呈下降趨勢(shì)的主要原因。

大氣中的水汽對(duì)太陽輻射有一定的吸收作用，相對(duì)濕度在一定程度上反應(yīng)大氣中的水汽含量情況，表4表明：濕度變化與輻射變化雖然通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)，但是相關(guān)性較弱，因此修文濕度條件變化可能不是引起修文年總輻射變化的主要原因。

能見度是反應(yīng)大氣污染狀況和大氣氣溶膠水平的代表數(shù)據(jù)[4]，氣溶膠對(duì)太陽輻射有散射和吸收作用，表4表明：能見度變化與輻射變化未通過0.05的顯著性檢驗(yàn)，因此能見度可能不是引起修文年總輻射變化的主要原因。

表4 修文縣各月太陽總輻射與總云量、濕度、能見度相關(guān)系數(shù)

4 結(jié)論

①修文1963—2010年48 a平均太陽輻射值為3 456.5 mJ·m2，歷年太陽輻射值在3 077.57～4 010.6 mJ·m-2之間，接近臨近點(diǎn)貴陽市國家基準(zhǔn)氣象站的觀測(cè)值，該值具有一定可靠性。

②修文輻射隨月份變化曲線呈拋物線形，7月輻射最強(qiáng)，1月輻射最弱。

③修文的年太陽輻射低于4 176 mJ·m-2，屬于太陽輻射較貧乏帶。

④對(duì)修文影響輻射變化的各因子的分析表明，云量是影響年輻射變化的主要因素，且云量的增多可能是輻射呈下降趨勢(shì)的主要原因，而相對(duì)濕度和能見度的影響則較小。

[1] 胡家敏，吳戰(zhàn)平，陳中云，等.貴州省太陽總輻射計(jì)算及其分布規(guī)律[J].氣象科技，2008，36(1)：91-94.

[2] 王建源，馮建設(shè).山東省太陽輻射的計(jì)算及其分布[J].氣象科技，2006，34(1)：98-100.

[3] 王炳忠.中國太陽能資源利用區(qū)劃[J].太陽能學(xué)報(bào)，1983，4(3)：221-228.

[4] 陳娟，徐丹丹，羅宇翔，等.近50 a來云貴高原太陽輻射變化特征分析及影響[J].長江流域資源與環(huán)境，2012，8：179-184.

2014-07-08

陳夢(mèng)圓(1984—)，女(仡佬族)，助工，主要從事氣象服務(wù)與應(yīng)用氣象工作。

1003-6598(2015)02-0060-02

P422

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