太阳辐射时空分布模拟方法研究

摘要

太阳辐射在生态过程模拟中是重要的驱动数据.尤其是在大区域模拟时,由于太阳辐射观测站点数有限,逐日高分辨率的太阳辐射空间数据很难直接获取.本研究根据太阳辐射传输过程,建立了太阳辐射传输模型,计算太阳直射辐射、散射辐射以及总辐射.利用ANUSPLIN软件插值得到的各气象要素数据,作为太阳辐射传输模型的输入变量,通过四川省周边13个站点的辐射观测值以及日照时数建立辐射校正参数,最终建立四川省500m×500m逐日的太阳辐射空间数据集.结果表明,13个辐射站点的晴空太阳辐射预测值,年均为8594MJ,略高于实测的多年最大值8062MJ;并利用13个辐射站点的数据,建立实测辐射与晴空辐射的比值同日照百分率的线性关系(R2=0.76,参数a和b分别为0.262和0.756),对晴空太阳辐射进行校正,得到13个站点太阳辐射年均模拟值为5023MJ,实测值为5030MJ,二者呈显著线性相关(R2为0.79,P＜0.05),平均绝对误差(MAPE)为23.3％;通过该模型模拟的四川省太阳辐射通量为210～ 524W/m2(白天平均);从空间格局上看,四川盆地和边缘区较低(＜ 300W/m2),西部高原区最高.结合空间化的日照时数等气象数据,本研究为碳循环的区域模拟提供了一套精度较高的太阳辐射数据,并为全球变化研究中所需太阳辐射数据的获取提供方法参考.