摘要：本文利用索倫國(guó)家基準(zhǔn)氣候站1993年～2017年逐月輻照度資料，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法對(duì)索倫太陽(yáng)輻照度數(shù)據(jù)變化規(guī)律進(jìn)行分析，研究輻照度質(zhì)量控制方法，提高觀測(cè)系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用和決策服務(wù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：輻射數(shù)據(jù)；質(zhì)量控制方法；索倫

中圖分類號(hào)： P413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.22.075

索倫國(guó)家基準(zhǔn)氣候站太陽(yáng)輻射觀測(cè)業(yè)務(wù)積累了27年觀測(cè)數(shù)據(jù)，為了保證歷史資料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，便于開(kāi)展應(yīng)用服務(wù)，有必要對(duì)索倫太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及質(zhì)量控制方法研究。為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用和決策服務(wù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。

1 研究資料和方法

本文利用索倫國(guó)家基準(zhǔn)氣候站1993年～2017年逐月輻照度資料，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法對(duì)索倫太陽(yáng)輻照度數(shù)據(jù)變化規(guī)律進(jìn)行分析，并研究了輻照度質(zhì)量控制方法。季節(jié)劃分采用常規(guī)的劃分標(biāo)準(zhǔn)：春季3～5月，夏季6～8月，秋季9～11月，冬季12月到次年2月。

2 索倫太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)分析

2.1索倫太陽(yáng)輻照度年變化

2.1.1平均輻照度 近25年索倫平均太陽(yáng)輻照度為1467 W·m-2，結(jié)合1993年～2017年逐年平均太陽(yáng)輻照度變化趨勢(shì)圖，把近25年索倫太陽(yáng)平均輻照度數(shù)據(jù)劃分為三個(gè)階段：1993年～2004年太陽(yáng)輻射度變化呈現(xiàn)緩慢減少的趨勢(shì)；2004年～2011年則呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)；從2011年往后太陽(yáng)輻射度逐年增加。

2.1.2 最大平均輻照度 結(jié)合1993年～2017年索倫平均太陽(yáng)最大輻射度數(shù)據(jù)逐年變化趨勢(shì)圖，可以將最大平均輻照度劃分為兩個(gè)階段：1993年～1999年索倫最大平均輻照度呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)；2000年～2011年呈現(xiàn)出快速下降的趨勢(shì)；從2011年往后最大平均輻照度呈現(xiàn)出直線上升趨勢(shì)。索倫最大平均輻照度的減少幅度要低于增加幅度，也就是說(shuō)索倫最大平均輻照度總體呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)。

2.2太陽(yáng)輻照度季節(jié)變化

近25年索倫春、夏、秋、冬四季的太陽(yáng)輻射度的平均值分別為1862.9W·m-2、2011.4W·m-2、1188.4W·m-2、805.4 W·m-2，索倫春季和冬季太陽(yáng)平均輻照度呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)，而夏季和秋季則呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢(shì)，四季太陽(yáng)平均最大輻照度有一定的差異。

近25年索倫春、夏、秋、冬四季的太陽(yáng)最大輻射度的平均值分別為1141W·m-2、1289.2W·m-2、879.1W·m-2、586.6W·m-2，索倫春季和冬季太陽(yáng)平均最大輻照度呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)，而夏季和秋季則呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢(shì)，四季太陽(yáng)平均最大輻照度不盡相同。

3 索倫太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法

3.1缺測(cè)檢查

在實(shí)際的觀測(cè)工作中，若輻射傳感器出現(xiàn)故障、防雷板和采集器連接線出現(xiàn)虛接等，會(huì)導(dǎo)致輻射觀測(cè)輸出值不是數(shù)值的情況，而是字符串“NAN”或“INF”或“INF”。為了對(duì)缺測(cè)情況進(jìn)行檢查，首先應(yīng)判斷在觀測(cè)過(guò)程中是否有類似的上述字符串出現(xiàn)，若出現(xiàn)，則可以認(rèn)為該時(shí)次的數(shù)據(jù)為缺測(cè)，無(wú)需進(jìn)行其他檢查。

3.2 太陽(yáng)短波輻射觀測(cè)資料訂正

通過(guò)分析索倫國(guó)家基準(zhǔn)氣候站2010年的短波輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)總輻射和短波反射觀測(cè)值在夜間均不為0，平均值分別為-1.169 W·m-2和2.006W·m-2。其中太陽(yáng)總輻射數(shù)據(jù)低于0的觀測(cè)數(shù)據(jù)是夜間數(shù)據(jù)的88.4%；短波反射輻射大于0的數(shù)據(jù)則是夜間數(shù)據(jù)的98.9%，短波輻射傳感器的“零點(diǎn)漂移”是產(chǎn)生測(cè)量誤差的主要原因，應(yīng)做好太陽(yáng)總輻射和短波反射輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)的訂正。

3.3 “物理上可能值”范圍檢查

“物理上可能值”范圍檢查主要是查看觀測(cè)中的最大誤差和數(shù)據(jù)過(guò)程中的隨機(jī)誤差。一旦輻射觀測(cè)值超過(guò)規(guī)定的合理范圍，可以將其作為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.4 “極端觀測(cè)值”范圍檢查

主要是檢查觀測(cè)數(shù)據(jù)是否在以前同期觀測(cè)值的范圍內(nèi)，若輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的界限范圍，則可以認(rèn)為是可疑數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步檢查，判斷數(shù)據(jù)是否正確。

3.5 “與經(jīng)驗(yàn)公式估算值比較”檢查

此項(xiàng)的檢查較為嚴(yán)格，主要是檢查測(cè)量誤差較小的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或可疑數(shù)據(jù)，該過(guò)程主要是基于常規(guī)氣象參數(shù)觀測(cè)值建立的經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)算方案。

3.5.1 地面太陽(yáng)總輻射的估算方案 太陽(yáng)直接輻射和天空散射輻射到達(dá)地面水平面上的總量稱之為地面太陽(yáng)總輻射，可以通過(guò)降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)等常規(guī)氣象參數(shù)的觀測(cè)值進(jìn)行估算。

3.5.2 大氣長(zhǎng)波輻射和地面長(zhǎng)波輻射的估算方案 黃妙芬等認(rèn)為，Izomon et al模型中大氣比輻射率表達(dá)式能反映大氣真實(shí)情況，作為半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候類型夏季大氣發(fā)射率的計(jì)算公式是合理的，并對(duì)有云情況下的估算模型進(jìn)行修正，得到各種天空狀況下的參數(shù)化模型：

（1）

地面向上長(zhǎng)波輻射包括地表發(fā)射的長(zhǎng)波輻射和地表反射的部分環(huán)境輻射，即：

（2）

3.5.3估算方案的可行性論證 為了對(duì)錯(cuò)誤或者可疑的太陽(yáng)總輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，可以發(fā)現(xiàn)3.5.1節(jié)中的計(jì)算方案是可行的。觀測(cè)值與估算值之間的吻合程度相對(duì)較高，說(shuō)明3.5.2節(jié)中的計(jì)算方案有較高的合理性水平。

4 結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，通過(guò)上述估算方法可以很好的判斷原始觀測(cè)資料中是否存在錯(cuò)誤或可疑數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2]程愛(ài)珍，何秋香，黃理，等.氣象要素對(duì)草面溫度的影響分析及其質(zhì)量控制方法[J].氣象研究與應(yīng)用，2009，30（01）.

作者簡(jiǎn)介：李艷君，蒙古族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：綜合觀測(cè)。