【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;

本文根据天津市区１９５９～１９９４年共计３６ａ逐日实测总辐射资料，建立了用其它气象要素（日照百分率及空气湿度）估算不同尺度（年、季、月、旬、候及逐日）太阳总辐射量的系列经验公式，其平均拟合精确度可达９０％～９７％。

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。

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...

针对光伏温室光伏发电和农业生产光照分配不合理导致整体收益较低的问题，提出了基于综合效益最优的光伏温室光伏发电与农业生产太阳辐射分配方法。首先，建立光伏温室的光伏发电收益、农作物收益、运行维护成本模型，其中，以农作物直角双曲线修正光响应模型作为光伏温室农作物产量计算方法，将光照与农作物产量和收益紧密结合；其次，以光伏温室综合效益最优为目标，以光伏发电光照强度、温室农作物生长光照条件为约束条件，建立光伏温室整体收益数学模型。以新疆地区某光伏温室实际运行数据为基础，对比分析多场景下光伏温室收益，结果显示，选择光伏温室农作物最小日光有效光照辐射值光照分配占比，光伏温室整体收益最大；考虑光伏温室改造与运行维护花费，在不改变原有结构的情况下，农作物光照饱和点对应的光照分配比例可作为光伏温室整体收益最大点。

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。

利用东北地区 9个辐射台站 1 96 1年～ 1 980年的辐射资料 ,检验、比较了国内常用的总辐射和光合有效辐射计算方法的误差和精度。结果表明 :采用多因子综合法计算总辐射的通用公式 ,其月值和年值的平均相对误差分别为 4 0 %和 3 7% ,复相关系数为 0 990和 0 787,分别达到 0 0 1和 0 0 5显著水准 ,明显优于其他方法。可用于东北各地的总辐射计算 ;周允华等人建立的总辐射PAR系数经验公式 ,较好地反映了该系数的季节变化及其影响因素 ,与国内外的研究结果极为接近。选择上述适合于辽宁省的辐射计算方法 ,利用 1 96 1年～ 1 990年有关气...

根据1993—2016年昆明市24 a太阳辐射及其他相关资料,采用回归分析、Mann-Kendall突变检验、小波分析和灰色关联度等方法,分析昆明市地面太阳辐射变化特征,并对其影响因子进行了分析。结果表明,近24 a来昆明市地面接收年太阳辐射量在4620.21～6221.65 MJ/m~2之间变化,最大值出现在2016年,最小值出现在2008年,平均每年的太阳辐射为5598.06 MJ/m~2,且整体上呈现波动式上升趋势。昆明市干湿季分明,干季(11月—次年4月)地面得到的太阳辐射量较多,为2825.22 MJ/m~2,雨季(5—10月)较少,为2774.41 MJ/m~2;一年中地面接收太阳辐射量最多月份在4月,其值为604.75 MJ/m~2,最少的是12月,其值为361.01 MJ/m~2,相差243.74 MJ/m~2。地面接收的太阳辐射有一个突变点为2014年,但不明显。年小波分析表明,近24 a昆明市各年地面接收的太阳辐射量主周期为15 a;季节小波分析发现,干季比雨季振幅大,其主周期都为19 d。近24 a昆明市地面太阳辐射受自然和人为因子共同影响,其中自然因子对太阳辐射影响最大的是降水量,人为因子中对太阳辐射影响最大的是工业总产值,且自然因子的作用大于人为因子。

[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...

为了探讨不同树形模式条件下果园光照的变化规律,系统比较叶幕结构对太阳辐射吸收光谱、不同光质比例以及光质强度的差异,为中国苹果树形改造提供依据,以开心树形和小冠树形苹果树为试材进行了研究。试验结果表明:太阳辐射透过苹果叶幕时,辐射光谱发生了不均匀消减:在530~560 nm和672~703 nm波长内,形成了辐射快速消减区,其消减速率明显高于相对应叶幕辐射消减的平均值;而在738~746 nm波长之间,形成了辐射消减的惰性区,其消减速率明显低于相对应叶幕的平均值。受叶幕结构的影响,在开心形叶幕层中因吸收截获率较低,因而透射率较高。而小冠形树则相反,叶幕层的透射率较低。不同叶幕层的光谱构成中,PA...

论文以MTCLIM模型为基础,根据中国的实际情况,对模型的参数进行了优化与调整,建立了适合我国的基于温度、降水和相对湿度等因子的太阳总辐射计算模式。提出了太阳总辐射空间化的模式,即先参数化,然后采用合适的空间插值方法(论文中采用地统计学方法)实现空间化。同时鉴于逐日太阳总辐射空间化工作量庞大,提出了在计算月均日结果的基础之上,采用线性插值技术快速得到逐日太阳辐射值。从而得到了中国太阳总辐射的空间分布结果。

伴随着上海城市化的发展,太阳辐射特征也发生了一系列变化。利用上海1991—2012年的辐射资料以及上海市统计年鉴资料,分析了上海地面太阳辐射的年际变化规律,并通过相关分析、灰色关联分析、GM(1,N)模型研究了上海城市发展综合指标及各个城市发展因子对太阳辐射特征的影响。结果显示,1991—2012年上海太阳散射辐射呈上升趋势,直接辐射呈下降趋势,总辐射呈轻微下降趋势。上海城市化进程综合指标与太阳散射辐射呈正相关,与太阳直接辐射呈负相关,而与总辐射之间无显著相关关系。影响太阳散射辐射和直接辐射最主要的城市因素是人口密度,其次还有工业能源终端消费量和住宅竣工建筑面积等。对于散射辐射和直接辐射,GM...