黄土高原地区太阳辐射时空演变特征

利用太阳总辐射和日照时数等资料,获得了计算黄土高原地区日太阳总辐射的统一公式,并进而计算和分析了该区39个站点1961～2000年共40年的月、季、年太阳总辐射的时间序列和空间趋势特征.结果表明,在研究时段内,黄土高原地区年太阳总辐射均值呈明显减少趋势,全区平均每10年减少81.7 MJ·m-2.夏季和冬季太阳辐射减少趋势尤为明显,春秋季下降趋势较微弱;年太阳总辐射仅在陕北、晋北和陇东等个别台站呈微弱增加趋势,其余大部分地区均呈减少趋势,其中山西大部、内蒙南部和河南北部减少趋势最明显.     

1961-2010年杭州太阳总辐射及日照时数气候变化

利用1961-2010年杭州站太阳总辐射、日照、降水、云量、水汽压和视程障碍日数资料,采用气候倾向率、突变检测和相关分析等方法,研究了近50 a太阳总辐射和日照时数的变化特征及其成因.结果表明,近50 a杭州年太阳总辐射和日照时数均呈减少趋势,以日照时数下降更明显,其突变年份分别发生在1975和1971年;年太阳总辐射下降主要出现在1961-1992年,1993-2010年呈波动变化,1993年以后未出现明显“变亮期”,而年日照时数在上述两个时段都表现为显著下降趋势,至21世纪00年代降到最低.夏、秋、冬3季太阳总辐射和日照时数趋势变化与年变化基本一致,春季两者在1961-1992年均呈下降趋势,1993年后存在较明显的“变亮期”.降水量、低云量和轻雾日的增加是造成杭州年及夏、秋、冬3季太阳总辐射和日照时数减少的主要原因,春季太阳总辐射的增加则主要与降水量、雨日、总云量和低云量减少关系密切,此外,霾日数变化对日照时数的影响也非常重要.     

1961～2018年中国地表温度变化的区域差异

IPCC指出增温应包涵三方面，即均值偏移、变率增大、对称性改变。然而，目前对于地表增温主要关注的仍是均值的变化，这会影响对于地表增温的全面认识。本研究基于1961～2018年590个气象站点的逐日温度数据，利用平均温度，温度方差和高温时间分别量化了均值偏移、变率增大、对称性改变3个指标，进而分析了中国地表温度变化趋势的空间格局。结果发现，在研究时段内平均温度呈现明显的增加趋势，但在1986年前后存在两个相反的变化趋势：1986年前，平均温度为减小趋势，而1986年后为显著增温趋势。在1961～2018年，高温时间出现提前的站点数（63.6%）多于出现滞后的站点数（36.4%）。温度方差在1961～1986年为明显的减小趋势，但在1986～2018年为明显的增大趋势。此外，平均温度，温度方差和高温时间的变化具有明显的空间异质性。具体而言：1961～1986年，高温时间推迟，平均温度下降，温度方差下降的站点数最多，占总站点数的23.9%，主要分布在亚热带地区；而1986～2018年，高温时间推迟，平均温度上升，温度方差增大的站点数量最多，占到总站点数的41.5%，空间分布不均。各温度指标年...     

贵州茶叶不同生长季节日照时数时空变化特征

基于贵州省80个气象站点1961—2010年地面气象观测资料,采用数理统计方法分析了贵州省茶树生长期近50 a来日照时数时空变化特征,研究结果表明：春茶、夏茶日照时数时间变化较为相似,呈现减少趋势,分别占总站数的95%、93.7%。秋茶时段日照时数时间变化表现为北部、南部呈现减少趋势,中部以西地区呈增加趋势,正值区站点有16个,占总站数的20%。日照百分率的下降主要表现在夏茶,春茶、秋茶下降表现的不很明显。对贵州省自20世纪60年代以来日照的空间分布的年代际变化进行了分析,春茶和夏茶生长季节在70年代的日照时数均表现为减少的趋势,而贵州北部夏茶生长季节日照时数年代际变化无论在哪个年代都表现为持续减少的趋势。     

近50年乌鲁木齐市太阳能资源时空变化分析

利用新疆乌鲁木齐地区9个气象站1961-2010年的逐日日照时数资料和乌鲁木齐站逐日太阳总辐射资料,在使用气候学方法估算出各站逐月太阳总辐射的基础上,采用线性趋势分析和Mann Kendall检测对全市冬、春、夏、秋四季和年日照时数、太阳总辐射变化趋势以及突变特征进行分析,应用混合插值法,在ArcGis平台上完成基于数字高程模型(DEM)数据的四季和年日照时数、太阳总辐射及其突变前后变化量的精细化分布式模拟.结果表明:乌鲁木齐市春、夏、秋季和年的日照时数及太阳总辐射总体呈现“平原多,山区少”的空间分布格局,冬季日照时数、太阳总辐射呈现“山区多,平原少”的分布特点.近50年来,乌鲁木齐市春、夏季日照时数、太阳总辐射变化趋势不显著,但秋、冬季和年的日照时数及太阳总辐射呈显著的减少趋势,并于1981和1991年分别发生了突变性的减少,突变前后秋、冬季和年日照时数、太阳总辐射的变化具有明显的区域性差异,减少幅度的空间分布总体呈现“平原多,山区少”的特点.     

昌吉市太阳总辐射的气候学计算及其变化特征分析

利用昌吉市1961—1997年的逐日气候资料,对昌吉市1961—1997年多年平均逐日太阳总辐射进行了气候学计算,并分析了其变化特征和变化趋势,结果表明:昌吉市太阳总辐射多年平均年日总量为22.82MJ.m-2.d-1,太阳总辐射在8～9月份最高,12月份最低,昌吉市的太阳总辐射呈逐年下降趋势。     

格尔木地区总辐射、反射辐射的变化特征

格尔木辐射站是青海省唯一的太阳辐射观测一级站,地处柴达木盆地,太阳总辐射及地表反射辐射均较强.1993—2011年19 a的观测结果表明:反射辐射时总量的变化规律与总辐射时总量同步,只是量值比较小,总辐射瞬时最大值为1 596 W/m²,反射辐射瞬时最大值为383 W/m²;总辐射日总量、反射辐射日总量的年变化曲线呈不规则的正弦波曲线变化过程,两者变化趋势完全一致;总辐射日总量、反射辐射日总量的年变化、年际变化与日照时数相同,说明日照时数是太阳总辐射、反射辐射的重要影响因素之一;总辐射日总量、反射辐射日总量均是夏季>秋季>春季>冬季,反射比是冬季>春季>秋季>夏季;反射比分布主要与太阳高度角的变化有关,反射比的大小取决于地面的性质和状态,地面被积雪覆盖时,各时及日反射比值明显大于晴天和土壤潮湿的时期.     

内蒙古中东部太阳辐射变化及相关要素分析

利用二连、通辽、海拉尔3个站的太阳总辐射观测资料,分析了内蒙古中东部（1961-2007年）近47年来的总辐射变化规律。探讨了气温、降水、日照、云量等要素的变化及与太阳总辐射的相关关系。结果显示,我区东北部太阳总辐射呈波动减少的变化趋势,东南部和中部地区变化趋势虽不明显,但近20年的年际波动明显不同。相关要素分析显示,总辐射与日照时数和夏季气温有很显著的正相关关系,与总云量和降水量呈负相关关系。     

城市化对北京地区日照时数和云量变化趋势的影响

利用1961～2008年北京城区和郊区12个台站的气候观测资料,采用趋势分析和累积距平的方法,研究了北京城区和郊区近48年的日照时数、总云量及低云量的年际和四季变化趋势,并探讨了城市化进程对日照和云量变化的影响。结果表明：近48年来,城区的总云量和日照时数呈减少趋势,但低云量呈增加趋势;郊区的总云量和低云量呈增加趋势,而日照时数呈减少趋势;具体到年代变化,1980年代初以后,城区总云量呈减少趋势,且1990年代减少的趋势最为明显,2000年后,城区总云量变化发生逆转,呈显著增加趋势。对于低云量,1960年代到1980年代,城区郊区低云量呈波动减少趋势,而1990年代到2000年代后呈波动增加趋势。对于日照时数,1960年代到1980年代城区郊区日照时数均呈增加趋势,1990年代至2000年代则呈明显减少的趋势。低云量与日照时数表现出明显负相关特征,这与北京城市化发展对区域气候的影响有密切的关系。     

河西走廊太阳辐射时空分布特征及太阳能资源评估研究

利用1961—2020年河西走廊3个太阳辐射站和19个气象站资料,推算河西走廊各站太阳总辐射量,得出该地区太阳总辐射空间分布和时间变化特征,进一步采用相关系数法分析了太阳总辐射的气候影响因素。结果表明：(1)太阳总辐射空间分布在年及春、夏、秋季呈西北向东南递减,冬季呈西北向东南增加。(2)太阳总辐射在月际和季节分布上呈单峰型,5月最强,12月最弱,夏季最强,冬季最弱。(3)年太阳总辐射呈增加趋势,其线型倾向率为6.3 MJ/(m²·10 a),其中夏、秋、冬季总辐射呈减少趋势,夏季下降最明显,而春季呈明显增加趋势。(4)年、季总辐射都表现出2～3、5～6 a短周期及8～10 a长周期振荡。(5)太阳总辐射量与相对湿度、降水量、总云量、低云量及浮尘、扬沙、沙尘暴日数总体呈负相关,与气温和日照时数呈正相关。(6)河西走廊太阳能资源丰富程度和稳定度表现一致,都呈现为由西北向东南递减的趋势,资源相对丰富的地区稳定度也相对较高。     

华南地面太阳辐射状况及其转折特征分析

利用华南地区1961—2003年的太阳总辐射、直接辐射和散射辐射资料分析了该地区地面太阳辐射状况,包括年际变化和季节变化,重点分析了该地区太阳总辐射在1980—1990年代期间的转折过程,并与全国平均状况进行对比。结果表明：1961—2003年,华南地区的总辐射和直接辐射整体呈下降趋势,散射辐射的变化不显著,与全国平均辐射状况的变化趋势一致。1983年之前,华南总辐射处于迅速下降阶段,之后发生转折开始回升,至2001年前后已经恢复到平均水平。华南地区总辐射和散射辐射的季节变化非常明显,夏季最高,春秋两季次之,冬季最低,一年中散射辐射的最高和最低值相比总辐射提前一个月出现。另外,结合云量和能见度资料初步分析了广州市地面太阳辐射的变化和转折过程,表明广州地面太阳总辐射的下降及转折过程主要与该地区的大气清洁程度相关。     

近50年我国西部地区气象要素的变化特征

利用1951-2000年全国194站地面观测资料和高空观测资料,对近50年我国西部地区的气候变化特征进行分析。结果表明:从20世纪70年代开始,我国西部地区年平均气温呈上升趋势,其中河套区和新疆区气温上升最为明显,其次为青藏高原区和河西区,西南区气温增幅最不明显,地表温度变化与气温的变化基本同步,但地温变化要比气温变化更加剧烈一些。西南区的地温从70年代中期开始回升,但始终未达到50年代初期的水平,因此从线性变化上表现为下降趋势。西部地区除了河套区外,其他4个区的年平均降水量均增加,增加最明显的是新疆区和青藏高原区。我国整个西部地区年平均总云量和低云量均呈线性减少趋势,减少最明显的是西南区和河套区。在辐射变化上,我国西部总辐射呈减少趋势,青藏高原区减少最多;西南区的散射辐射呈增加趋势,其他4个区减少,其中新疆区和青藏高原区散射辐射减幅明显。散射辐射的大小与天空中云量和气溶胶含量的多少成正比,西南区散射辐射呈增加趋势,而总云量和低云量呈下降趋势,可以推测是气溶胶含量增加导致了散射辐射的增加。     

1961～2009年我国地面太阳辐射变化特征及云对其影响的研究

基于我国100个地面站点的地面太阳总辐射、日平均云量资料分析1961～2009年我国地面太阳辐射(Surface Solar Radiation,SSR)变化特征及云在不同时期对SSR的影响。结果显示:1961～2009年我国SSR经历了先下降后上升的变化过程,其中1961～1990年SSR显著下降("变暗"),下降速率为-4.3%/10 a(7.87 W m–2(10 a)–1),各地SSR变化趋势比较一致;1990年后SSR开始上升("变亮"),上升速率为2.8%/10 a(2.4 W m–2(10 a)–1),各地SSR变化趋势不如前一阶段一致,但没有显著的地域分布特征。晴空条件的设置对1961～1990年各站点SSR变化特征影响不大,仍为大范围下降("变暗"),但对1990～2009年的结果影响显著。相比全天空条件的结果,晴空条件下1990～2009年我国SSR变化有明显的南北特征,南方地区以"变亮"为主,而北方地区大多继续"变暗",但"变暗"速度减缓。1961～1990年我国总云量总体呈小幅下降趋势,下降速率很慢,这一时期总云量与全天空SSR没有很好的对应关系;1990～2009年我国总云量总体呈小幅上升趋势,有显著的南北分布差异,北方地区以上升趋势为主,南方地区以下降趋势为主,期间云量与全天空情况下SSR有很好的对应关系。这些结果表明,在"变暗"阶段,云对SSR的作用不显著,而在"变亮"阶段,云的作用变得较为突出。     

Influence of Changes in Solar Radiation on Changes of Surface Temperature in China

The long-term trends of total surface solar radiation(SSR),surface diffuse radiation,and surface air temperature were analyzed in this study based on updated 48-yr data from 55 observational stations in China,and then the correlation between SSR and the diurnal temperature range(DTR) was studied.The effect of total solar radiation on surface air temperature in China was investigated on the basis of the above analyses.A strong correlation between SSR and DTR was found for the period 1961-2008 in China.The highest correlation and steepest regression line slope occurred in winter,indicating that the solar radiation effect on DTR was the largest in this season.Clouds and water vapor have strong influences on both SSR and DTR,and hence on their relationship.The largest correlations between SSR and DTR occurred in wintertime in northern China,regardless of all-day(including clear days and cloudy days) or clear-day cases.Our results also showed that radiation arriving at the surface in China decreased significantly during 1961-1989(dimming period),but began to increase during 1990-2008(brightening period),in agreement with previous global studies.The reduction of total SSR offset partially the greenhouse warming during 1961-1989.However,with the increase of SSR after 1990,this offsetting effect vanished;on the contrary,it even made a contribution to the accelerated warming.Nonetheless,the greenhouse warming still played a controlling role because of the increasing of minimum and mean surface temperatures in the whole study period of 1961-2008.We estimated that the greenhouse gases alone may have caused surface temperatures to rise by 0.31-0.46℃(10 yr) 1 during 1961-2008,which is higher than previously estimated.Analysis of the corresponding changes in total solar radiation,diffuse radiation,and total cloud cover indicated that the dimming and brightening phenomena in China were likely attributable to increases in absorptive and scattering aerosols in the atmosphere,respectively.     

环渤海地区1961—2010年太阳总辐射时空变化特征

根据1961—2010年环渤海地区4个辐射站太阳总辐射资料和56个台站日照百分率资料,研究了该地区太阳总辐射的时空分布及变化特征。同时利用1991—2010年太阳总辐射数据初步分析了环渤海地区太阳能资源潜力。结果表明：年内太阳辐射呈单峰型,5月最高,4—8月是太阳能资源最丰富的时期;1961—2010年太阳总辐射在1990年之前呈显著下降,之后没有明显变化趋势;太阳总辐射趋势变化在环渤海地区有明显的空间差异,下降幅度最大的集中于京津塘周边地区以及山东中南部地区;四季总辐射均呈显著下降趋势,其中春、夏两季降幅略高,秋、冬两季降幅略低;1991—2010年环渤海地区太阳总辐射呈西北部高,向东、南方向递减的分布特征。     

Difference in the Interdecadal Variability of Spring and Summer Sensible Heat Flux over Northwest China

The present study investigates the difference in interdecadal variability of the spring and summer sensible heat fluxes over Northwest China by using station observations from 1960 to 2000. It was found that the spring sensible heat flux over Northwest China was greater during the period from the late 1970s to the 1990s than during the period from the 1960s to the mid-1970s. The summer sensible heat flux was smaller in the late 1980s through the 1990s than it was in the 1970s through the early 1980s. Both the spring and summer land-air temperature differences over Northwest China displayed an obvious interdecadal increase in the late 1970s. Both the spring and summer surface wind speeds experienced an obvious interdecadal weakening in the late 1970s. The change in the surface wind speed played a more important role in the interdecadal variations in sensible heat flux during the summer, whereas the change in the land-air temperature difference was more important for the interdecadal variations in sensible heat flux in the spring. This difference was related to seasonal changes in the mean land-air temperature difference and the surface wind speed. Further analysis indicated that the increase in the spring land surface temperature in Northwest China was related to an increase in surface net radiation.     

我国太阳总辐射月总量资料的均一性检验及订正

采用建站在30a以上的月总辐射资料，以相关性最好的月份为代表月份，以经过均一性检验的日照资料为参考序列，用Potter法进行总辐射资料的均一性检验。结果表明，存在1个或2个间断点的测站占总数的58．6％；无间断点的测站占总数的34．3％。出现间断点的年份以20世纪70年代最多，其次是90年代。90年代初全国辐射仪器的换型对辐射资料没有普遍明显的影响。最后用回归法对存在间断点的绝大多数测站进行了均一性订正，订正后辐射和目照的年平均相关系拊兽谝增大平均增大近5％．     

Modulation of decadal ENSO-like variation by effective solar radiation

Prediction of the Pacific sea surface temperature (SST) anomaly in the coming decades is a challenge as the SST anomaly changes over time due to natural and anthropogenic climate forcing. The climate changes in the mid-1970s and late-1990s were related to the decadal Pacific SST variability. The changes in the mid-1970s were associated with the positive phase of decadal El Niño-Southern Oscillation (ENSO)-like SST variation, and the changes in the late-1990s were related to its negative phase. However, it is not clear whether this decadal SST variability is related to any external forcing. Here, we show that the effective solar radiation (ESR), which includes the net solar radiation and the effects of volcanic eruption, has modulated this decadal ENSO-like oscillation. The eastern Pacific warming (cooling) associated with this decadal ENSO-like oscillation over the past 139 years is significantly related to weak (strong) ESR. The weak ESR with strong volcanic eruption is found to strengthen the El Niño, resulting in an El Niño-like SST anomaly on the decadal time scale. The strong eruptions of the El Chicho’n (1982) and Pinatubo (1991) volcanoes reduced the ESR during the 1980s and 1990s, respectively. The radiation reduction weakened the Walker circulation due to the “ocean thermostat” mechanism that generates eastern Pacific warming associated with a decadal El Niño-like SST anomaly. This mechanism has been confirmed by the millennium run of ECHO-G model, in which the positive eastward gradient of SST over the equatorial Pacific was simulated under the weak ESR forcing on the decadal time scale. We now experience a reversal of the trend in the ESR. The strong solar radiation and lack of strong volcanic eruptions over the past 15 years have resulted in strong ESR, which should enhance the Walker circulation, leading to a La Niña-like SST anomaly.     

1961～2007年西北地区地面太阳辐射长期变化特征研究

利用西北地区16个甲级辐射站1961～2007年的总辐射资料,和1961～1992年的直接辐射、散射辐射资料,研究该地区地面太阳辐射的长期变化特征。发现,从1961～2007年总辐射的长期变化经历了"维持"、"变暗"、"变亮"和"回落"4个阶段。其中从70年代至80年代中期总辐射持续"变暗",之后开始转折"变亮"。"变亮"过程持续到90年代中期基本停止,之后振荡"回落"。各个季节总辐射的长期变化都表现出"变暗"和"变亮"这两个明显特征,其中冬季的"变暗"过程持续时间最长,"变亮"过程持续时间最短。从1961～1992年,直接辐射的变化过程为先下降后回升,散射辐射则是先上升后下降,两者的变化趋势和相对幅度决定了总辐射在不同阶段的变化趋势。60年代至80年代中期是西北地区直接辐射下降的主要时期,直接辐射和日照时数的下降过程具有地域性和季节性差异,表现为省会城市和冬季的下降百分率最显著。这种特征表明气溶胶排放的增加或许是影响该地区直接辐射和日照时数减小的因子之一。     

Temporal and spatial variations of global solar radiation over the Qinghai–Tibetan Plateau during the past 40 years

Global solar radiation is of great significance to the balance of ground surface radiation, the energy exchange between the Earth’s surface and atmosphere, and the development of weather and climate systems in various regions. In this study, the monthly global radiation recorded at 23 stations over the Qinghai–Tibetan Plateau (QTP) was utilized to estimate global solar radiation (Q) from sunshine duration and to obtain improved fits to the variation coefficients of the monthly Angström–Prescott model (APM). The modeling results were evaluated by calculating the statistical errors, including mean bias error, mean absolute error, root mean square error, and mean relative error. We demonstrate that the monthly Q values can be predicted accurately by APM over the QTP. We also assess the variations of Q values at 116 meteorological stations by APM over the QTP during 1961–2000. The analysis shows that the annual mean sunshine duration amounted to more than 3,000 h over the whole plateau, implying promising prospects for economic applications of solar energy. During the past 40 years, the mean global solar radiation has been relatively high in the western QTP, extending northward to the Inner Mongolian Plateau. Although its decadal variations in the QTP and surrounding regions were inconsistent, the anomaly values of global solar radiation were generally positive during the 1960s and 1970s, indicating that the QTP’s global solar radiation has increased during those periods. The anomaly values were negative during the 1980s and 1990s, showing that the plateau’s global solar radiation has decreased during those periods. Global solar radiation over the QTP is negatively proportional to latitude but positively proportional to altitude and relative sunshine duration. Three factors, the sunshine duration, latitude, and altitude, exert great influence on global surface radiation, of which sunshine duration is most significant. A high-variation-coefficient zone of global solar radiation occurred in the western part of the QTP but, on average, the variation coefficient of the plateau’s global solar radiation was only 0.031, suggesting that the variation in global radiation was relatively stable over the whole QTP.