中国太阳辐射数据集及其质量检验分析

中国太阳辐射数据集及其质量检验分析作者：马有哲，刘小宁，许松作者单位：国家气象中心,北京,100081刊名：气象科技英文刊名：METEOROLOGICALSCIENCEANDTECHNOLOGY年，卷(期)：1998，(2)被引用次数：5次参考文献(6条)1.高国栋.陆渝蓉气候学19882.潘守义现代气候学原理19943.PeixotoJP.吴国雄气候物理学19954.国家气象局气象辐射观测方法(试用本)19895.TheWorldRadiationDataCentre(WRDC)Guidelinesonthequalitycontrolofdatafromtheworldradiometricnetwork6.张家诚中国气候总论1991相似文献(10条)1.学位论文邹兰军中国区域陆面模式大气驱动数据同化及其在CLM中的应用2007开展气候研究需要长时间序列的高质量的资料。我国已经具有众多台站和遥感观测数据，但是目前为止还没有建立我国自己的陆面资料同化系统，缺乏高质量的陆面同化分析数据集。另外，陆面模式作为科学地评估陆地表面变化及陆气相互作用的重要工具，它的发展及性能检验也有赖于可靠的资料，因此建立陆面资料同化系统并利用其为陆面模式提供满足模式要求的相对准确的大气强迫场已经成为亟待解决的问题。本论文的重点围绕充分利用观测资料为陆面模式建立相对准确的大气驱动场，并以此建立陆面资料同化系统展开研究，主要结论有：1．发展了一个三维变分(3DVar)同化系统，通过调整同化系统中背景误差协方差使之适用于陆面模式大气驱动场各个变量的同化，同时该同化系统也能适用于陆面模式中土壤温度、土壤湿度等预报量的同化；2．使用沙漠站观测资料和AMSR-E遥感土壤湿度数据，检验了陆面模式CLM在中国区域土壤温度和土壤湿度等地表变量的模拟能力，研究发现，CLM大体能够把握住中国地区复杂下垫面的水热特征的分布和变化趋势，取得较好的模拟效果；3．为了满足陆面模式需求，基于NCEP再分析资料，提出了一种计算任意时段平均太阳辐射的方案，整理生成了一套可用于模式检验和分析的反映日变化的全球太阳辐射资料集，并验证了资料的可用性。这套资料集补充了太阳辐射观测资料的不足，应用这套资料作为陆面模式CLM的大气驱动场，能够有效改进模式土壤温度的模拟：4．建立了一套同化多源观测信息的日变化降水率资料集。利用NCEP资料的日变化特征，将台站日降水量资料生成日变化的降水率数据，然后，利用3DVar同化系统同化中国区域的多源降水数据(包括国际交换站、Micaps台站和TRMM卫星观测日降水量)，降水率同化后的数据序列作为大气驱动资料能够有效改进土壤湿度的模拟；5．以日变化的太阳辐射资料和同化观测信息的日变化降水率资料集为基础，比较分析了不同大气驱动场对于地表变量模拟的影响，同时产生一套土壤温度、土壤湿度数据集，分析土壤温度和土壤湿度等地表变量的分布及变化规律。通过本文工作，开发了陆面模式大气驱动场各变量的同化系统，建立了一套相对准确的日变化的陆面模式大气驱动场资料集，并应用CLM模式生成了一套土壤温度和土壤湿度数据集，为模式验证和模拟分析提供了基础，为气候变化研究提供了数据支持。2.学位论文杨晓春基于FY-2的大气强迫数据在土壤湿度模拟中的应用2010土壤湿度在陆气相互作用过程中扮演着重要的角色，是气候、水文、农业、林业等研究中重要的地球物理参数之一。本论文的研究目标是从FY-2静止气象卫星的反演产品中获取逐小时降水估计和地面入射太阳辐射数据，同时对NCEP/NCAR再分析数据集中的地面气温、湿度、气压和风速进行时间和空间插值，构造高时空分辨率的大气强迫场，利用陆面模式CLM3.0，模拟得到较高精度、时间和空间连续的土壤湿度数据，并应用于中国区域的准实时干旱监测。本论文的主要结论如下：(1)构建基于静止卫星FY-2的大气强迫数据。大气强迫数据需要日尺度以下的降水率、太阳辐射、近地面的气温、风速、比湿、气压。本文构建的大气强迫数据中的降水参数是以国家卫星气象中心的6小时降水估计产品为基础，利用静止卫星的云分类信息对其进行时间加权插值，得到1小时降水估计，再采用精度较高的24小时降水估计产品进行日尺度的订正。地面入射太阳辐射是采用国家卫星气象中心基于FY-2的逐小时太阳辐射反演产品。其余大气参数采用NCEP/NCAR再分析数据。将分别处理得到的六个大气参数进行组合，最终得到中国区域，0.2°*0.2°，逐小时的大气强迫数据—FYDATA。(2)基于FY-2的大气强迫数据的模拟结果验证。在将模拟结果与站点观测数据进行验证比较时，可以发现，FYDATA的模拟结果在空间分布和时间变率上与观测数据均较为一致；与再分析数据的模拟结果比较，无论是月平均的站点尺度还是区域尺度，本文构建的大气强迫数据的模拟结果都优于时空分辨率较粗的NCEP/NCAR再分析数据的模拟结果；AMSR-E是首颗基于微波遥感可以检测全球土壤湿度分布的卫星，但与FYDATA的模拟结果相比，其土壤湿度空间变率较低，只适用于植被覆盖较低的区域。为了得到更准确的模拟效果，本文还将模式所用的下垫面数据从原来的3.0版本更换为分辨率更高、精度更高的3.5版本。高分辨率高精度的下垫面数据大大改善了模拟结果。(3)中国区域准实时干旱监测应用。利用以上研究结果，可以进行CLM3.0的准实时运行，用于中国区域旱情的监测。现已实现了准实时获取CLM3.0的大气强迫数据所需要的各个参数，包括FY-2逐小时降水、太阳辐射，NCEP/NCAR再分析数据，然后对其实施自动的预处理并将其组合为满足要求的格式，每日运行CLM3.0，并自动出图，实现对中国区域干旱状况的准实时监测。在对2006年夏季和2009年冬季发生在我国不同区域的干旱监测中可以看到，模拟结果可以较准确的反映出干旱区域的土壤湿度低值，在空间和时间上与国家气候中心的旱涝监测图，有较好的一致性。关键词：大气强迫数据，土壤湿度，FY-2静止气象卫星，干旱监测3.学位论文邱新法起伏地形下太阳辐射分布式模型研究2003本文利用日射站和常规气象站水平面观测资料，建立了不同时空尺度的太阳辐射估算模型：依据坡地直接辐射和散射辐射机理，以地理信息系统为数据处理平台，建立了起伏地形下太阳辐射分布式估算模型；根据不同比例尺的DEM数据，对实际复杂地形下太阳直接辐射和散射辐射进行了数值模拟，为起伏地形下辐射估算及其他地表气象要素的空间扩展提供了有益的尝试。太阳辐射作为大气的唯一热源，成为控制气候的基本能量。它在地球上的时间和空间分布，制约着地球上气候系统的运动，是气候形成和演变过程中重要的外参数。太阳辐射能量在地表上分配的变化会根本改变云覆盖、温度、湿度、降水和大气环流特征，而且还伴随着热力和动力过程，与地表水分循环密切相关。太阳辐射也是植物光合作用、植物蒸腾作用、土壤蒸发等陆面过程的主要驱动因子。因此，地表辐射研究在国内外一些重大的研究计划中一直受到重视。全世界现有日射观测站约一千多个，其中我国有98个，主要分布在北半球各国，且都设置在不受周围地物遮蔽的水平地段，单靠这些站点的实测辐射资料来分析太阳辐射在全球以及各国的分布，显然是很不够的。大量的研究表明：实际起伏地形下，受地形本身(如坡度、坡向等因子)和地形之间相互遮蔽的影响，局地能量收支存在巨大差异，进一步导致地表温度、湿度等地表气象要素空间的复杂分布。我国幅员广大，地形复杂，下垫面条件多样，这使得各地辐射条件相差悬殊，进而影响各地自然景观的多样性和复杂性。因此，研究实际起伏地形下辐射的空间分布，一直是地学界的重要课题和难题之一。随着数字地球概念的提出，地球科学正向定量化、综合化方向发展。实际生产、科学研究等领域需要更加精细、正确的气象信息支持。地理信息系统和遥感等现代空间信息技术的发展为地球科学的定量和综合研究提供了全新手段。分布式模型在地学界，尤其是水文学界的大量应用，为计算起伏地形下的太阳辐射提供了新的研究思路。在国家重点基础研究发展规划项目“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”支助下，开展了本项研究。通过本项研究，主要完成了以下几方面工作：1.明确了起伏地形下辐射估算的基本问题通过本项研究，将起伏地形下太阳辐射的估算归结为如下三个基本问题，即大气辐射过程研究、起伏地形下辐射机理研究和起伏地形下太阳辐射重分布过程研究。从而将现有的水平面太阳辐射估算模式和山地辐射机理等方面的研究成果，利用分布式模型有机地结合起来。为地理信息系统、遥感等现代空间信息技术在大气科学中的应用做了一次全新的尝试。2.建立了起伏地形下太阳辐射分布式估算模型根据太阳光线与实际地形之间的几何关系，建立了起伏地形下天文辐射、可照时间的分布式估算模式；依据坡地直接辐射和散射辐射机理，分别建立了起伏地形下直接辐射、散射辐射的分布式估算模式；建立的分布式模式计算结果可靠，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。3.探讨了局地地形对太阳辐射的影响局地地形对太阳直接辐射和散射辐射的影响机理不同。局地地形对太阳直接辐射的影响主要表现在局地坡向、坡度的不同，改变了实际起伏地形与太阳光线之间的几何关系；坡地自身及周围地形的遮蔽作用，影响了实际起伏地形能接受太阳直射的时间等方面，而且，这些影响随着时间的变化，太阳与实际地形之间相对位置的改变而不同。在太阳高度角较低的冬半年，局地地形的影响要比夏半年明显。局地地形对太阳散射辐射的影响，主要表现在实际地形中研究点天空的开阔程度，即周围地形对该点的遮蔽状况，且这种影响不随时间变化。因此，在起伏地形下太阳辐射估算过程中，分别建立分布式模型，估算起伏地形中的直接辐射和散射辐射的空间分布是必须的。4.建立了不同时空尺度的太阳辐射估算模式通过晴空指数、直接透射率等综合描述大气对太阳辐射影响的参数，利用我国1957-2000年日射站观测的月辐射资料和常规月气象观测资料，采用数据集群技术，建立了不同时空尺度的太阳辐射估算模式。发现通过数据集群，可以更加完整的表现晴空指数、直接透射率与日照百分率之间的相关关系。探讨了不同数据集群程度的太阳辐射估算模式的时空有效性；使用Kriging插值法，完成了我国气候平均状况下和2000年各月晴空指数、直接透射率的空间制图。5.完成了太阳辐射空间分布制图利用DEM数据，完成了我国1km×1km分辨率和重庆市100m×100m分辨率各月天文辐射和可照时间的空间制图；结合晴空指数、直接透射率的模拟结果，分别完成了气候平均和2000年各月我国1km×1km分辨率和重庆市100m×100m分辨率的起伏地形下太阳直接辐射、散射辐射空间制图；所提供的各项数据可作为基础地理数据供相关研究应用。在国内外相关的研究领域，类似的研究，尚不多见。通过本项研究，将水平面的太阳辐射估算模型和实际起伏地形下太阳辐射机理方面的研究成果，与分布式模型有机地结合起来，为起伏地形下太阳辐射的估算做出了有益的尝试，也为其他气象要素的空间扩展提供了一种全新的思路。本文建立的一系列分布式辐射估算模式，适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台，为地理信息系统与大气科学的有机结合提供了范例，扩展了地理信息系统的应用范畴。所生产的太阳辐射空间数据，可作为基础地理数据，供农业、林业、气象、水文、遥感等研究领域和建筑、太阳能工程等应用领域使用，具有重大的理论意义和广阔的应用前景。4.期刊论文余君.胡玉峰.刘均.YuJun.HuYufeng.LiuJun我国中部地区自动站与人工站气温的差异及原因分析-气象2007,33(5)在我国,地面自动气象观测系统正在取代常规主要气象要素的观测,即人工观测的器测项目,新旧两种观测系统之间存在一定的差异.从气候科学的观点来看,这种差异会造成均一性数据集的开发以及极端天气事件的分析的误差甚至错误,所以将两种系统所获取的资料进行对比是非常必要的.计算了我国中部地区21个气象站2005年的年平均差值,对其中的6个国家基准气候站逐小时数据按照云量、风速、白天和黑夜进行分类对比,并将仪器所处环境、太阳辐射(夜间为