论文摘要
建筑节能的重要途径之一是充分利用太阳能,新疆地区太阳能资源丰富,但是地面辐射观测站点稀少,因而亟待了解地面太阳辐射卫星数据的适用性,从而为定量估算、模拟和预报地面太阳辐射提供科学依据。本文基于2017年Aqua/CERES/SSF卫星反演地表处向下短波辐射和地面观测太阳总辐射数据,首先揭示了新疆地区地表太阳辐射时空分布特征,然后分析了晴空条件下CERES/SSF Model A和Model B两种地表向下短波辐射通量相对地面观测太阳总辐射的误差;最后,基于Aqua/CERES/SSF深蓝算法的气溶胶光学厚度（DB AOD）和中国气溶胶地基遥感监测网（CARSNET）塔中站观测的气溶胶光学厚度（AOD）,探究气溶胶光学厚度（AOD）在新疆地区的误差,并运用Fu-Liou辐射传输模式分析了AOD变化在地表短波辐射卫星反演过程中的误差贡献。主要结论如下:（1）新疆不同季节11个地面观测站的太阳总辐射日变化均呈单峰分布。春季,太阳总辐射辐照度峰值多出现在13:00左右,其中和田峰值最大（1042 W?m-2）,塔城峰值最小（588 W?m-2）;夏、秋、冬季,峰值多出现在14:00左右,夏季峰值和田最大（1015 W?m-2）、喀什最小（662 W?m-2）,秋季峰值若羌最大（671 W?m-2）,阿勒泰最小（398 W?m-2）,冬季峰值仍是和田最大,为483 W?m-2,最小为179 W?m-2,出现在乌鲁木齐。（2）新疆地表短波辐射全年平均空间分布有昆仑山区大部和天山山区西部2个高值中心,阿尔泰山区西部1个低值中心。不同季节的空间分布显示,春季辐照度南疆明显高于北疆及吐哈盆地,辐照度区间为403-1080 W?m-2,夏季与全年特征相似,辐照度区间为821-1080 W?m-2,秋季辐照度区间为272-780 W?m-2,各地相对接近,冬季与春夏秋季分布相比,阿尔泰山区相对周围区域有所升高,辐照度区间为216-690 W?m-2,;季节均值不确定范围在阿克苏最小,误差绝对值最高为10.69 W?m-2,最小仅为4.53 W?m-2,最大出现在和田的春季（304.10 W?m-2）。（3）新疆卫星反演地表向下短波辐射和地面观测太阳总辐射的年均值差绝对值Model A区间为5.41-197.69 W?m-2,Model B区间为2.1-210.58 W?m-2,秋季Model B均值差区间为1.62-235.95 W?m-2;拟合对比显示,Model B的反演效果优于Model A,Model B在南疆的反演效果优于北疆及吐哈盆地,且秋季拟合结果相比全年变差。虽然Model A和Model B的拟合皮尔逊相关系数均在0.9以上,均通过1%的F显著性检验,但Model B的F值最大为6215.53,远高于Model A的最大F值（2642.20）,最小为427.03,又高于Model A的最小F值216.80。Model B的F值在南疆5站中有2站高于5000,在北疆及吐哈盆地均低于5000。相比全年,秋季Model B的F值多出现不同程度的下降,如在阿克苏、和田、喀什、焉耆分别减少了:2793.41、257.65、1572.01、4807.7,在乌鲁木齐、哈密、伊宁、阿勒泰、吐鲁番F值分别下降了499.8、3045.8、2076.34、465.37、1342.1。（4）通过分析Aqua/CERES/SSF的深蓝算法的气溶胶光学厚度（DB AOD）与其地表向下短波辐射和地面观测太阳总辐射的变化趋势,发现气溶胶光学厚度与辐射变化呈现良好的反向增长规律,但短波辐射差值变化在不同站点和时间段存在差异,如:哈密夏季AOD区间为0.1-0.3,差值区间为-150—200 W?m-2,秋季AOD区间为0.1-0.2,差值多在0 W?m-2附近,最大介于150-200 W?m-2之间,和田1-2月差值最小也高达200 W?m-2,对应的AOD波动较大,最高可达0.3,秋季AOD的值小且稳定,差值接近于0 W?m-2。（5）Aqua/CERES/SSF的深蓝算法气溶胶光学厚度（DB AOD）在新疆反演适用性很差,并影响其向下短波短波辐射在新疆的反演精度。CERES/SSF的AOD样本落在期望误差范围内的占2.41%,高于期望误差上限的占8.43%,而低于期望误差下限的占比高达89.16%,皮尔逊相关系数仅有0.42,二者比值样本有67.47%落在9%-70%之间,运用Fu-Liou辐射传输模式模拟发现:若羌AOD从0.01上升至0.35时,地表向下短波辐射通量下降了62.9 W?m-2。哈密AOD从0.01到0.15,地表向下短波辐射通量下降了20.3 W?m-2。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 杨凤娟
导师: 陈勇航,刘琼,亢燕铭
关键词: 辐射传输模式,地表向下短波辐射,太阳总辐射,气溶胶光学厚度
来源: 东华大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 气象学
单位: 东华大学
基金: 科技部国家重点研发计划(2017YFA0603502),国家自然科学基金项目(41675026,41375021)
分类号: P422.1
DOI: 10.27012/d.cnki.gdhuu.2019.000508
总页数: 76
文件大小: 4840K
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