山西中部太阳辐射与光合有效辐射的特征研究

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表 2 不同时段计算得到的太阳辐射相对误差 Table 2 Rela tive errors for mont hly so lar radiation by using dif ferent periods 月份 M on th 1月 Jan. 2月 Feb . 3月 M ar . 4月 Ap r . 5月 M ay 6月 Jun . 7月 Ju.l 8月 Aug. 9月 Sep . 10月 Oc. t 11月 Nov. 12月 Dec. 30年平均 10年平均 1971 -0 . 81 -1 . 57 -4 . 26 -1 . 27 -6 . 94 -6 . 13 -3 . 38 -7 . 34 - 11 . 22 -6 . 77 -6 . 17 0 . 12 % 代表年 R epresen tative year 1998 7 . 24 2 . 99 14 . 79 8 . 14 4 . 70 7 . 35 1 . 32 10 . 24 6 . 18 1 . 65 9 . 11 13 . 46
摘要 利用辐射观测站太原站 1960~ 2003年的辐射资料和气象资料序列 , 探讨了计算山西中部太阳辐射和光合有效辐射的方法 , 并对 太阳辐射和光合有效辐射的分布特征进行了系统分析。 结果表明, 利用日照百分率建立的经验公式可以比较精确地计算山西中部的太 阳辐射, 其相对误差除冬、 夏个别月份大于 1 % 外, 其他月份均小于 1 % ; 在 3种计算方法中 , 选出了符合山西实际的光合有效辐射计算方 法, 效果较好。山西中部太阳辐射年内差异明显 , 呈现单峰型, 5月是太阳能利用的最佳时段; 从太阳辐射和光合有效辐射的空间分布 看, 盆地较少, 丘陵和山区较多 。 关键词 太阳辐射 ; 光合有效辐射; 计算 ; 分布; 山西中部 中图分类号 S161 . 1 文献标识码 A 文章编号 0517- 6611( 2008) 29- 12820- 03 C alculation and D istr ibution of Solar R adiation and PAR in the M iddle of Shanxi Province QI AN Jin xia et al ( Shanx i Clm i ate Center , T aiyuan , Shanx i 030002) A bstract The m ethods for ca lculating g lobal solar radiation and PAR were discussed by using the radia tion data and m eteorolog ical data in Ta iyuan m eteorolog ical observation station fro m 1960 to 2003 . The distributive characters o f solar radiation w ere analyzed system atically in the m iddle of Shanxi P rovince . The result sho wed tha t the experiential for m ula based sunshine percentage could be used to ca lculate g lobal solar radiation. A nd by co m par ing the threem ethods , the best one w as chosen to calculate the PAR. The single peak pattern of solar radiation w as obvious . The global so lar radiation in h ill and m ounta in area was m ore than tha t in basin area . K ey w ords Solar radiation ; P AR; Ca lcu lation ; D istribution; The m iddle o f Shanx i Prov ince
安徽农业科学, Jou r n al ofAnhu iAgr.i Sc. i 2008 , 36( 29): 12820- 12822
责任编辑
张彩丽
责任校对
傅真治
山西中部太阳辐射与光合有效辐射的特征研究
钱锦霞 , 姚彩霞 , 王振华
1 2 3 (1 . 山西省气候中心, 山西太原 030002 ; 2. 山西省气象台, 山西太原 030006 ; 3 . 山西省气象科学研究所, 山西太原 030002)
PAR, 误差很小。但利用该计算式的前提是需要知道直接辐 射和散射辐射, 而直接辐射和散射辐射之和为太阳辐射, 所 [ 13] 以, 知道其中一项即可计算 PAR。另有研究表明 , 散射辐 射与太阳辐射比值 ( D /Q ) 和太阳辐射与天文辐射量 比值 (Q /Q 0 ) 的关系密切, 散射辐射可用下式计算。 D= Q(0 . 990- 0 . 747Q /Q 0 ) 直接辐射为: S = Q ( 0. 010+ 0. 747Q /Q 0 ) ( 6) 利用式 ( 5) 和式 ( 6) 的计算结果再结合式 ( 4) ( 方法 2), [ 14] 或者朱志辉的多因子综合法月值的全国通用公式 ( 作为 方法 3) 可以计算 PAR。 3种方法计算得到的太原辐射站各月 PAR 占太阳辐射 的比例系数见表 3 。
表 3 不同方法计算得到的太原辐射站各月 PAR 占太阳辐射的比例 系数 Table 3 月份 Scale coefficient of monthly PAR to gross radiation in Ta iyuan by using differentm ethods 方法 1 方法 2 方法 3 月份 方法 1 方法 2 方法 3
M on th M ethod 1 M ethod 2 M ethod 3 M onth 1月 0 . 561 0 . 515 0 . 489 7月 2月 3月 4月 5月 6月 0 . 630 0 . 687 0 . 655 0 . 639 0 . 661 0 . 516 0 . 517 0 . 517 0 . 516 0 . 517 0 . 487 0 . 491 0 . 484 0 . 483 0 . 488 8月 9月 10月 11月 12月
图 1 山西中部区域主要气象站点分布 F ig . 1 D istribution of ma in meteoro logica l stations in them iddle of Shanxi Prov ince
[ 4] [ 1- 3]
理想大气总辐射 ), a 、 b为经验系数, s为日照百分率。 据研究, Q 0 所采用的 3种基数值 , 虽然各有特点, 但并 无实质性区别, 其计算效果也大致相同, 该研究采用文献 [ 7] 提供的计算结果, 对纬度进行了进一步内插。这样利用太阳 辐射、 天文辐射和日照百分率序列即可求得经验系数 (见表 1)。由表 1可见 , 各月的相关系数和 F 检验值均达到极显著 水平 ( r0. 001 = 0. 489 6, F ( 0. 01 ) = 7. 28), 表明所建立的回归方 程可用 , 效果较好。 为了进一步验证该组经验系数, 用 3个不同时段的日照 百分率值计算相对误差 , 这 3个时段分别为: 1971~ 2000 年 30年日 照百分率 的气候 平均值 ( 以 下简称 30 年 平均 ), 1991~ 2000年 10年日照百分率的平均值 ( 以下简称 10年平 均 ) 和代表年 ( 选择 1971年代表辐射较强年、 1998年代表辐 射较弱年 ), 计算结果见表 2 。由表 2 可见 , 除 1月和 12 月 外, 其余各月均以利用 30年平均计算所得相对误差最小, 从 相对 误 差 的 具 体 数 值 情 况 看, 除 1 月 ( 1 . 51% ) 、6 月 ( 1. 69% ) 、 7月 ( 1. 02 % ) 和 12月 ( 2. 14 % ) 大于 1 . 0% 外 , 其 余各月的相对误差都小于 1 . 0 % 。鉴于该研究利用 30年平均 计算所得到的太阳辐射作为分析依据, 故利用该组经验系数计算
36卷 29 期
钱锦霞等
山西中部太阳辐射与光合有效辐射的特征研究
12821
山西中部各站的月太阳辐射, 年太阳辐射由各月累计得到。
表 1 太原市太阳辐射各月经验系数与统计检验 Table 1 月份 M on th 1月 Jan. 2月 Feb . 3月 M ar . 4月 Apr . 5月 M ay 6月 Jun . 7月 Ju.l 8月 Aug. 9月 Sep . 10月 Oc. t 11月 Nov. 12月 Dec. Experientia l coefficients and statistica l tests o f monthly so lar radiation in Taiyuan C ity a 0 . 243 0 . 189 0 . 210 0 . 154 0 . 153 0 . 174 0 . 210 0 . 166 0 . 131 0 . 133 0 . 128 0 . 193 b 0 . 483 0 . 555 0 . 519 0 . 598 0 . 582 0 . 537 0 . 462 0 . 538 0 . 592 0 . 584 0 . 619 0 . 544 相关系数 Correlation coefficient 0 . 77 0 . 86 0 . 84 0 . 85 0 . 77 0 . 78 0 . 78 0 . 83 0 . 86 0 . 82 0 . 80 0 . 80 F值 F valu e 59 . 17 117 . 49 97 . 48 106 . 68 59 . 62 67 . 01 66 . 09 90 . 80 121 . 84 87 . 81 72 . 47 72 . 93