[目的]地面太阳辐射数据的获取受限于稀少的太阳辐射观测站点，气象卫星可以提供较高的时间和空间分辨率数据，为模拟太阳辐射提供了新的数据源；引入人工神经网络模型模拟太阳辐射可以获取更精准的数据指导农业生产。[方法]利用气象卫星数据构建模拟太阳辐射的模型，在晴天和有云2种天气情况下，分别借助随机梯度下降算法（Stochastic Gradient Descent， SGD）、均方根传播算法（Root Mean Square Propagation， RMSprop）、自适应动量估计算法（Adaptive Momentum Estimation， Adam）优化的BP神经网络方法构建不同输入变量组合的晴空模型和云空模型，选取最优的算法和模型；再综合晴空模型和云空模型的结果，得到全天空条件下的太阳辐射模拟结果。[结果]（1）BP神经网络的优化算法中，RMSprop和Adam算法比SGD算法表现更好，损失函数收敛更快且更稳定，误差更小；晴空模型采用RMSprop算法优化的BP神经网络模型，相关系数R为0.950，均方根误差RMSE为84.27 W·m~(-2)，平均绝对误差MAE为58.99 W·m~(-2)；云空模型采用Adam算法优化的BP神经网络模型，R为0.884，RMSE为124.13 W·m~(-2)，MAE为88.08 W·m~(-2)。（2）利用卫星数据和地面气象数据共同作为输入变量构建的模型相比于不利用地面气象数据构建的模型效果更优，R增加0.015，RMSE减小11.93%，MAE减小21.77%。在云空模型的输入变量中增加反映云透光性的云光学厚度也可以减小模型的误差，R增加0.018，RMSE减小6.45%，MAE减小7.41%。（3）在输入变量相同的情况下，晴空模型模拟地面太阳辐射的精度比云空模型更高，R增加0.066，RMSE减小32.11%，MAE减小33.03%。晴空较有云的天气状况更加稳定，模拟效果更好。[结论]通过不同优化算法的选择，以及利用卫星数据和地面气象数据共同构建模型，可以显著提升模型的精度。模型可以应用于解决部分地区太阳辐射值缺失的问题，对于需要利用太阳辐射数据进行研究的农业领域具有重要的意义。

气溶胶可以吸收和散射太阳辐射,影响地表辐射收支平衡,使到达地表的太阳总辐射减少,同时散射辐射在总辐射中所占的比例增加。本文基于MODIS气溶胶产品和CERES云产品等大气遥感资料,利用Fu-Liou辐射传输模式对全球地表辐射进行了有无气溶胶的两组模拟试验。将考虑气溶胶的试验模拟值与BSRN站点观测值进行对比,结果显示地表总辐射模拟的R值达到0.92,地表散射辐射模拟的R值达到0.84,模拟值与观测值有着比较好的一致性。比较两组模拟结果显示,2007年气溶胶导致全球地表总辐射平均减少了9.16W/m2,降低

气溶胶可以吸收和散射太阳辐射,影响地表辐射收支平衡,使到达地表的太阳总辐射减少,同时散射辐射在总辐射中所占的比例增加。本文基于MODIS气溶胶产品和CERES云产品等大气遥感资料,利用Fu-Liou辐射传输模式对全球地表辐射进行了有无气溶胶的两组模拟试验。将考虑气溶胶的试验模拟值与BSRN站点观测值进行对比,结果显示地表总辐射模拟的R值达到0.92,地表散射辐射模拟的R值达到0.84,模拟值与观测值有着比较好的一致性。比较两组模拟结果显示,2007年气溶胶导致全球地表总辐射平均减少了9.16W/m2,降低幅度较大的地区往往气溶胶光学厚度(AOD)也较高。对于散射辐射来说,气溶胶在全球不同地区却有着不同的正负效应:地表反照率高的地区,气溶胶往往使得散射辐射大幅增加;而云分数较高的地区,气溶胶往往导致散射辐射大幅度下降。2007年气溶胶导致全球地表散射辐射平均增加了8.17W/m2。

综合考虑太阳因素、地形因素、地表积雪覆盖情况、云量以及非均质大气对太阳辐射的影响,基于FY2号静止卫星构建晴空太阳总辐射计算模型,并利用山西省3个辐射观测站2011年逐时、逐日、逐月太阳总辐射观测资料对其估算结果进行检验。研究结果显示:逐时误差在±1 MJ·m-2之间,逐日误差在±5 MJ·m-2之间,表明模型计算的太阳辐射误差较小,稳定性较好;逐月误差结果显示,三个站模拟值都大于实测值,且误差趋势一致,均表现为冬季误差高于夏季;进一步对模拟值和实测值进行相关性分析,三站线性拟合度均在0.86~0.92之间,且相关系数均达到显著相关水平,表明模型计算的太阳辐射准确性和精度较高,且在数值拟合上较...

辐射传输方程模拟法作为一种较为准确有效的太阳总辐射间接获得方法，其模拟精度受到代入方程的大气参数精度的影响。论文通过将香港２００５—２０１３年卫星遥感反演的大气可降水量产品与地面站数据对比，以６８．３％的置信水平分析了卫星遥感反演的大气可降水量的不确定性；并通过收集２００５—２０１３年香港其他影响大气上界太阳辐射到达地表的大气参数，如气溶胶光学厚度、气溶胶单次散射反照率、臭氧含量综合模拟大气环境，确定了大气可降水量的不确定性在夏季和冬季对太阳总辐射模拟（２５０～２ ８００ ｎｍ）造成的相对误差。研究结果表明，受大气可降水量不确定性影响，使用辐射传输方程法模拟获得的太阳总辐射有１％～３％的相对误．．．

基于1981—2010年全国122个气象台站的太阳辐射和气温日较差观测数据,将Bristow-Campbell太阳辐射估算模型在中国八大自然区分别进行了参数校正和验证;利用地理信息空间分析平台,采用PRISM模型对中国区域平均最高与最低气温空间化的结果,将其输入Bristow-Campbell模型,实现太阳总辐射的空间栅格化模拟;通过斯忒藩-玻耳兹曼定律计算全国地表长波辐射平衡;进而根据太阳辐射平衡公式,得到中国地表太阳辐射平衡的空间格局。结果表明:经过校验的Bristow-Campbell可以较准确地估算中国区域太阳总辐射资源;基于Bristow-Camp-bell辐射估算模型,结合气象数据...

利用卫星数据反演得到大气可降水量和气溶胶光学厚度等影响太阳辐射的参数,通过辐射传输模型进一步反演得到晴空地表太阳总辐射时曝辐量,并用2008—2009年20个地面站实测数据对反演结果进行验证。结果表明:遥感反演得到的晴空地表太阳总辐射时曝辐量与地面实测结果在空间上具有很好的一致性,两者相关系数为0.807,平均相对误差为9.6%,相对误差在10%以内的样本占总样本的74%。气溶胶对太阳辐射的影响最为显著,而水汽的影响相对较小,由气溶胶引起的太阳辐射削减量全年平均值为0.421 MJ/(m2?h),而水汽引起的则为0.204 MJ/(m2?h),太阳辐射的空间分布与气溶胶的空间分布一致,气溶胶的...

建立了温室内各表面太阳辐照度计算模型,并对沈阳地区跨度为12 m的日光温室进行模拟,分析了温室建筑参数改变对温室内各表面太阳辐射照度的影响。结果表明:冬季最冷月(2003 12至2004 02)温室内后坡单位面积太阳辐射照度分别为土壤表面及后墙面的1.45和1.49倍;温室地面太阳辐射照度模拟结果与实际测试结果差值不超过5%。改变温室跨度和高度分别对地面及北墙面太阳辐射照度有较大影响,且呈线性关系;改变温室后坡仰角对温室内各表面太阳辐射照度的影响不显著。

为了准确评价太阳辐射资源,掌握不同条件下任意时刻的室外太阳辐射状况,研究整理了室外太阳辐射照度的模拟计算方法,建立了任意时刻太阳方位与计算平面的对应关系,可以模拟计算晴天指定时刻室外任意平面的太阳光辐射照度,并探讨了全阴天以及多云天气等一般常见天气较为复杂情况下任意斜面的太阳辐射照度计算方法。并根据此计算方法开发了室外太阳辐射照度计算软件。

为实现重庆多山、多云雾、少日照等典型地理环境特征下气温的空间分布精细化模拟,本文提出了一套局部回归加地形影响修正的适宜性模型方法。该方法综合地理加权回归模型、Solar Analyst模型、改进的Angtrom-Prescott方程以及多元线性回归,基于气象站观测的气温、相对湿度、日照百分率参数以及辐射站太阳总辐射参数,结合100 m×100 m DEM数据,进行山地起伏地形下气温空间化模拟。其中,气温的地形影响修正通过起伏地形下太阳总辐射的拟合而实现。模型具有较好的模拟精度和稳定性,局部回归项的模拟精度远高于反距离权重插值(IDW)、克里金插值(Kriging),也总体优于传统的基于纬度、经度、海拔高度、日照百分率、相对湿度因子构建的全局多元回归模型;采用55个区域气象站进行单一年份夏季气温模拟精度验证,平均绝对误差为0.59℃,地形影响修正后有38个站误差降低。模型具有较好的时空维度模拟能力,能反映坡度、坡向、地形遮蔽等局地地形因子对气温的影响,具有较强的物理意义。模型与商业化的ArcGIS软件工具相结合,便于推广应用,特别适用于重庆及其周边西南山地太阳辐射低值区。

基于100 m×100 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据,全面考虑了地形因子对太阳散射辐射的影响,改进了开阔度的计算模型,并通过建立陕西省不同时空尺度月散射分量和晴空指数的估算模型,确定了陕西省气候平均情况下月散射系数的空间分布,实现了实际起伏地形下陕西省太阳散射辐射的分布式模拟,计算了陕西省范围内100 m×100 m分辨率1~12月气候平均太阳散射辐射的空间分布。结果表明:局地地形对太阳散射辐射空间分布的影响比较明显;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台。

【目的】坡向是描述地形的重要因子,基于DEM提取坡向对于自然生境分析与地理生态过程模拟具有重要意义。同时,由于山地地形复杂,坡面太阳辐射受地形遮挡影响很大。本文基于DEM与太阳辐射研究山地坡向提取方法,既保持了DEM计算山地坡向的客观性,又能和坡面阴阳属性保持良好的一致性,为山地气象、土壤分布、立地条件、适宜性分析等有关研究奠定基础。【方法】以DEM数字地形分析技术为基础,应用基于DEM的太阳辐射分析模型,探究太阳辐射量与坡向、坡度和海拔之间的关系,建立北京地区太阳辐射参考模型,并计算样地点标准太阳辐射;

为探讨热带季节雨林太阳辐射特征,利用西双版纳2003年热带季节雨林太阳辐射整年观测资料,统计、分析了热带季节雨林冠层太阳辐射能量平衡各分量的年、季节和日变化特征.得出热带季节雨林林冠太阳辐射年日总辐射为13.75MJm2,各辐射分量占年总辐射的百分率为净辐射59.98%、有效辐射28.68%、反射辐射11.34%、透射辐射7.13%.因季节间气候特征的差异,使得雾凉季林冠上的太阳辐射时间变率较小,而雨季的较大;干热季则受林冠集中换叶的影响,太阳辐射各分量的变化较为特殊.在热带季节雨林,透射辐射具有不可忽视的强度,特别是干热季时数值较高;一天中,透射辐射数值在中午较高,并且干热季时存在“突跃现象...

莺落峡是黑河干流出山口径流量的重要控制站,莺落峡径流量的多少直接影响着该流域经济、社会的发展和生态环境保护,水资源分配和调度的管理和决策。论文基于人工神经网络,对莺落峡径流进行了模拟预测。将月径流分为汛期和非汛期,分别建立BP人工神经网络,通过对径流分类前后的模型进行比较,发现分类后的月径流BP模型的性能显然优于未分类的模型,故此设计了4种不同气候情景,采用分类后的模型对莺落峡2030年的径流量进行了预测。即,在降水量不变、气温增加0.5℃,2030年莺落峡年径流量将增加8.92%;气温增加1℃、降水量不变,年径流量将减少5.414%;气温不变、降水量增加10%,年径流量将增加9.905%;气...

在土壤质地、土壤容重和含水量一定的情况下 ,把土壤溶质运移时间和运移距离看作影响土壤溶质运移的主要参数 ,建立2个输入单元和 1个输出单元的三层BP网络 ,对一维垂直土柱Cd2 + 的穿透试验进行了模拟和预测。其预测结果同数值解相比 ,R2 =0 .94 9,精度基本一致。可见BP网络预测模型反映了溶质穿透过程中 ,土壤溶质含量与运移时间和距离的动态关系 ;用BP网络预测土壤溶质含量的时空变化具有可行性 ,而且不需要建立具体的数学模型 ;工作量大大减小 ,不需要测定水动力弥散系数、阻滞系数等 ,具有很强的实用性