香河大气综合观测站太阳辐射观测研究

摘要

本文主要由5章组成。 第一章介绍了太阳辐射、光合有效辐射、紫外辐射等方面的一些基本概念，简要说明了本文的研究目的与研究内容。 第二章就晴空下太阳辐射观测与模式比较展开讨论。利用中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测站12天晴空条件下地表太阳直接和散射辐射观测资料、太阳光度计观测资料反演获得的气溶胶特性参数和水汽柱含量，以及Dobson仪观测的臭氧柱总量资料，运用三个辐射传输模式(MODTRAN、6S、SBDART)，对地表太阳直接和散射辐射观测和模拟进行了对比分析。结果表明，直接辐射观测和模拟能较好吻合，但散射辐射的观测和模拟之差相对较大，模拟与观测的平均偏差为3～5％，且80～90％的模拟值高于观测量。与文献结果不同的是本文的模拟偏高量相对较低，而且有10～20％的模拟低于观测。提高气溶胶特性以及其他输入参数估计精度将提高散射辐射观测和模拟吻合程度。此外，本章还对太阳辐射观测仪器及其性能与标定方法，辐射观测资料的质量控制，晴空检测方法等，做了简要介绍。 第三章为光合有效辐射分析。太阳光合有效辐射是植物光合作用的主要能量来源。利用中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测站，2004年10月至2005年12月共15个月的太阳辐射观测资料，首先分析了该地区光合有效辐射与太阳总辐射比值(PAR/Rs)的日变化特征，并用最小二乘法拟合了各个月的PAR与Rs值，得出PAR/Rs变化范围在1.808-2.048μEJ-1以内，年均值约为1.948μEJ-1，最大值出现在夏季，最小值出现在冬季。晴天条件下PAR/Rs值的变化范围在1.893-2.048μEJ-1之间，云天下变化范围在2.003-2.385μEJ-1之间。提出了一个利用总辐射观测值计算光合有效辐射瞬时值的参数化方法，该方法与传统的仅按照PAR/Rs年均值，从总辐射观测值来计算PAR的方法相比有更高的精度。最后比较了香河地区与太湖和额济纳地区，光合有效辐射瞬时最大值、时累积最大值及日累积最大值的差异。 第四章就太阳紫外辐射展开分析。基于2004年10月至2005年12月的太阳辐射观测资料，给出了紫外辐射和总辐射比值(UV/Rs)的日变化，分析了UV/Rs值在不同月、季节以及阴天和晴天时的差异，得出UV/Rs值月变化范围在3.3％-4.3％之间，晴天时该值在3.8％-4.5％之间，云天下变化范围在3.4％-5.9％之间，讨论了UV与大气相对光学质量的关系，就UV小时累积值与总辐射和散射辐射等的关系展开了一些分析，得出UV小时累积值和散射辐射的比值与散射辐射和总辐射的比值之间有很好的指数关系，最后比较了香河地区UV瞬时最大值、时累积最大值和日累积最大值与太湖地区的差异。 第五章给出了本文研究中得到的一些结论，指出了不足之处和有待进一步研究的地方。

目录

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摘要

第一章引言

第二章晴空下太阳辐射观测与模式比较

2.1研究背景与现状

2.2站点及仪器介绍

2.3仪器观测误差与标定

2.4资料质量控制

2.5晴空检测

2.6晴空下太阳辐射观测与模式比较

2.7模式模拟与观测比较分析

2.7.1直接辐射模式计算与观测结果比较分析

2.7.2散射辐射模式计算与观测结果比较分析

第三章太阳光合有效辐射观测分析

3.1研究背景与现状

3.2观测资料与仪器

3.3数据处理方法

3.4结果分析与讨论

第四章太阳紫外辐射观测分析

第五章结论与展望

参考文献

致谢