文档介绍：地面总辐射的气候学计算与分析
摘要:为进一步探讨我国地面太阳辐射的变化规律及其原因,了解日照百分率对地面总辐射的影响,以及了解南京地区的地面总辐射的追年变化特征。根据南京地区现有的1961-2010年的实际日照时数和辐射资料进行分析和计算。当前计算太阳总辐射主要建立在经验公式的基础上,运用最小二乘法分析误差大小,判别得出的经验系数的置信程度。由图像分析可以看出南京的太阳总辐射总体是下降的趋势,但是在这最近的几年有些许的增加。
关键词:南京地区太阳总辐射日照百分率
引言:众所周知,太阳辐射是地球上大气中一切物理过程的主要能源,它影响着地球上所有的物理、生物和化学过程,是维系地表温度,促进地球上的水、大气、生物活动和变化的主要动力。它决定着世界各地的天气和气候变化,是地球气候形成的一个重要因素。到达地面的辐射总量包括太阳直接辐射和天空散射辐射,通常称为总辐射,太阳能一般以太阳总辐射来表示。到达地表的太阳总辐射与日地距离、地理纬度、太阳赤纬、日照百分率、天空云量以及大气和地表的物理状态有关。对于某一地区的地面太阳总辐射量的研究,可以运用结论在工业、农业生产,太阳能资源的高效开发利用。对于太阳总辐射的研究在国内外早就有很多的学者进行计算分析,因而在计算太阳总辐射量的经验公式很多,国内学者大多采用的是日照百分率计算。=Q0(a+bS1).
资料与研究方法:
南京站(58238,3200,11848,) ~ 。
其中太阳高度角公式为 sinh=sinφsinδ+cosφcosδcosω,式中φ是指站点地理纬度,δ指太阳赤纬,而ω指的是时角。当日出、日落时,站点的太阳高度角h=0,则可以令式 sinφsinδ+cosφcosδcosω=0 。由此可以计算出站点处的日出、日落的时角ω=arcos(-tgφ*tgδ) 继而我们可以根据时角转换为时间,那么理论日照时间就可以求解。在求解过程中,要求先求解出太阳赤纬δ,求解太阳赤纬有一般为2种方法,一、查找天文年历; 二、经验计算法δ=[−+ sin TR− cos(2TR) + sin(2TR) − cos(3TR) + (3TR)](180/π)
其中,TR=2π(dn-1)/365为日角,以弧度表示;dn为日序
日照百分率表示的是实际日照时数与理论可能日照时数的相对值单位为百分比(%)。
用公式来表示就是 S=T实T理。日照百分率一定程度上能反应一地因天气原因而减少的日照数量。
由南京站1961-2010年的日照时数的观测资料,结合理论日照时数的计算,计算出期间日照百分率的年平均,我们得到如下的图像
由上图可以看出,日照百分率的年平均从1961年往后整体趋势是下降的,但是期间有上升很明显的年份,在90年代初期上升的比较的明显,且幅度还比较大。
地球上某一纬度φ处每日的天文辐射总量就是从日出时刻到日落时刻这段时间的积分。根据时角与时间的关系ω=(t-∆t)*2π/T’.式中T’为地球的自转周期。某地某日的天文辐射日总量可以表示为
上式中的地球轨道偏心率订正系数可以用下式计算
在南京站的经纬度确定以后,代入每天的日序数dn,就可以计算出南京地区全年的天文辐射日总量,并且可以分析南京地区在一年中每个月天文辐射日总量变化规律。如下图
从图可以看出在南京地区,在上半年,天文辐射是逐月增加的,到了下半年又开始下降,因而在6,7月的时候达到最大值,而且在6,7月时候的最大值甚至是1,12月时候的2倍。天文日总量一直在变化是因为南京站位于北半球,北纬30o地区,在1月时候,太阳直射的是南半球,6月才是直射北半球的时候,这样导致太阳倾角一直在变化,12月22直射南回归线,此时南京的太阳倾角最小,之后到6月22太阳直射北回归线时南京太阳倾角才能到达最大。因而南京的天文辐射月平均才呈现如上图所示的图像。
根据国内外大量的研究表明,一个地区在地面太阳总辐射与日照百分率之间存在着一定的线性关系。 Q=Q0(a+bS1)
其中Q表示地面太阳总辐射,Q0表示天文辐射,S1指日照百分率,a、b为经验系数。
在本文中,采用的地面太阳总辐射Q,天文辐射Q0,日照百分率S1都是经过处理过的月平均,绘制每月的拟合图像如下图
我们可以根据上面拟合的图像可以的