太阳紫外/光合有效辐射表标定方法探讨

平流层臭氧层变薄导致地面紫外辐射增加,紫外辐射的生态、气候学及环境效应使太阳紫外辐射的观测研究逐渐成为辐射研究的前沿问题。地基紫外辐射联网观测是获得紫外辐射时空分布的基础,而定期进行辐射表的标定是获取正确的、具有可比性的观测数据的基本保证。利用USB2000紫外/可见辐射光谱仪,采用标准灯传递能量的标定方法建立了紫外辐射表和光合有效辐射表标定系统,标定后的紫外辐射表不确定度为5%,光合有效辐射表不确定度为5%,能够很好地满足世界气象组织标准。该标定方法简单易行、运行费用低且精度较高,能够很好地进行中国辐射观测网中紫外与光合有效辐射表的标定工作。     

太阳紫外辐射的变化及其对作物的影响

针对臭氧减少导致太阳紫外辐射增加这一气候变化,探讨了未来紫外辐射增哟的时空分布规律;并对此崖产 能对作物造成的影响进行了试验和分析。结果表明,太阳紫外辐射加强可危及作物的生育等,但在干旱条件下,这些影响可能被消弱。     

三江平原紫外辐射变化特征

利用2005~2011年共7年的太阳辐射观测资料对三江平原紫外辐射的时间变化规律及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析,结果表明紫外辐射与总辐射的变化规律一致,日变化为正午大、早晚小;季节变化规律是夏季高、冬季低。紫外辐射日累积值的7年年平均值为0.53 MJ m–2 d–1。紫外辐射与总辐射比值存在着明显日、季节变化特征,日变化特征为正午大、早晚小,而季节变化与紫外辐射的季节变化一致也是夏季大、冬季小。紫外辐射与总辐射比值7年平均为0.0433。利用2011年观测的总辐射、紫外辐射数据,通过紫外辐射与总辐射比值和大气质量数与晴空指数的相互依赖关系,建立了适合于三江地区紫外辐射估算的方程。利用建立的估算方程估算的紫外辐射瞬时值和日累积值与观测值之间的平均相对误差最大分别为8.5%和6.1%。     

卫星遥感地面紫外辐射的参数化方法

提出了一个从卫星观测推算地面UVB辐射通量密度和红斑生物紫外辐射剂量的新的参数化方法。该方法基于一个简单的模式:大气辐射传输介质被简化成三个等效层:臭氧单独构成的吸收层，空气分子、云和气溶胶粒子组成的散射层，以及地面反射层。地面紫外辐射通量密度和生物紫外辐射剂量可以由臭氧层的等效透过率、散射层和地面的联合反射率计算。臭氧层的等效透过率可由大气臭氧总量计算。散射层和地面的联合反射率可由不存在臭氧吸收的紫外或可见光通道的反射辐射强度测量得到。该反演算法形式简单，只包含很少几个可从卫星测量获得的参数。它通过了一个可靠而相对复杂的基于DISORT的紫外辐射传输模式的检验。在广泛的计算条件下，包括晴天、云天、以及混浊大气，用这个简单算法计算的地面紫外辐射通量密度和红斑生物紫外辐射剂量与精确算法的结果相差无几。另外，还实际运用这个算法利用卫星观测资料反演地面紫外辐射通量密度，与地面实际观测资料做了比较，符合较好。     

安塞黄土丘陵区紫外辐射分布变化特征

利用MILOS520自动气象站观测的安塞黄土丘陵区2005-2008年的紫外辐射、总辐射、日照时数、相对湿度、气温等资料,分析年、月紫外辐射的空间分布特征。结果表明：安塞黄土丘陵区紫外辐射月际分布为：年初、年底辐射量小,4—8月辐射量大;紫外辐射的日变化规律显著,基本上遵循正态分布规律,即呈抛物线型变化,早晚辐射量小、中午前后紫外辐射量大;最大紫外线指数为11．9,紫外辐射强度与总辐射、气温呈正相关,与相对湿度呈反相关。     

南京地区紫外辐射初步研究

采用简化型辐射传播模型计算了南京地区到达地表的太阳紫外辐射（ＵＶ辐射）,同时根据地面紫外辐射的观测资料分析了南京地区紫外辐射的年变化、晴天与阴天的变化规律及与太阳总辐射的关系。     

拉萨紫外辐射特征分析及估算公式的建立

本文利用2005~2010年的辐射观测资料对拉萨地区紫外辐射的时间变化特征及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析,结果表明,紫外辐射与太阳总辐射的变化规律基本一致,日变化表现为正午大、早晚小;季变化特征是夏季6月最大,冬季1月最小.紫外辐射日累积值6年平均为0.87 MJ·m-2·d-1;紫外辐射有逐年递减的趋势.紫外辐射与总辐射比值也存在着明显日变化,表现为正午大、早晚小的规律;其季节变化也是夏季最大,冬季最小.紫外辐射与总辐射比值6年平均为0.0418;紫外辐射与总辐射比值也呈现逐年递减的趋势.利用2010年大气质量数和晴空指数,建立了适合于拉萨紫外辐射估量的公式,估算值的瞬时值与观测值的平均相对误差最大为8.66%,紫外辐射日累积重构值与观测值平均相对误差仅为5.5%.     

民勤地区紫外辐射的观测与模拟研究

利用2010年春季民勤加强观测实验的地面辐射资料,分析了民勤沙漠干旱区总紫外辐射的变化特征,并对该地区的紫外辐射进行了估算和模拟。结果表明,紫外辐射和太阳总辐射表现出一致的变化特征,层云对两者的反射能力比卷云强。2010年6月紫外辐射的瞬时最大值为55.92 W·m-2,平均日总量为1.07 MJ·m-2,紫外辐射与太阳辐射比例的平均值为4.7%,其变化范围在3%~9%之间。根据晴空指数(Kt)与最大紫外辐射(UV0)及太阳总辐射(G)建立了民勤地区紫外辐射(UV)的估算方程:UV=2.94+1.22×(Kt×UV0)和UV=0.047G,均能较好地估计该地区的地表紫外辐射。由于受输入参数精度的限制,辐射传输模式SBDART低估了晴空条件下的紫外辐射,低估的总平均值为1.12 W·m-2(约5.6%),变化范围在-2.8~0.2 W·m-2之间。     

影响地面紫外辐射的因素分析

通过作者改进的离散坐标法（DISORT）辐射传输模式和部分观测资料考察了臭氧总量及其垂直分布、二氧化硫、气溶胶及火山气溶胶、地表反照率、太阳天顶角对到达地面紫外辐射的影响,以及云与紫外辐射的相互作用,给出了一些最主要的结果。此外,还简要地介绍了国内外紫外辐射观测研究的一些进展,特别是欧盟委员会资助开展的“确定UV-B辐射观测网标准”的科学计划。     

北京城市紫外辐射变化特征及经验估算方程

利用2004年4月—2005年6月在中国科学院大气物理研究所铁塔分部的紫外辐射观测数据,分析了北京城市紫外辐射的变化特征,结果表明,紫外辐射的变化规律与太阳总辐射一致,紫外辐射与总辐射的比值变化范围在0.02~0.04之间,晴天恒定在0.03,阴天在0.04左右,在沙尘暴过程中比值最小,为0.02。通过分析紫外辐射与大气质量数和平均晴空指数之间的关系,建立了适合于北京的全天候紫外辐射的估算方程。利用建立的估算方程及观测的总辐射值进行了紫外辐射的估算,紫外辐射的计算相对误差在10%以内。     

Influences of the clearness index on UV solar radiation for two locations in the Tibetan Plateau-Lhasa and Haibei

Ultraviolet （UV） solar radiation has a significant influence on human health, the environment and climate. A series of measurements, including UV radiation （290 400 nm） and global solar radiation （Rs）, were continuously recorded from August 2004 at the Lhasa and Haibei sites on the Tibetan Plateau. Both observation sites＇ altitudes are above 3000 m and have similar meteorological conditions. The data from 2005 2006 was used to identify the varying characteristics of UV radiation. It＇s relation to the clearness index Ks, the relative optical mass mr, and Rs were established. The annual mean values of total daily UV radiation are 0.92 and 0.67 MJ m^-2 at Lhasa and Haibei, respectively. The UV radiation in Lhasa represented 4.6% of the global solar radiation while in Haibei this percentage was 4.2%. In the case of clear days （Ks 〉 0.8）, these percentages ranged between 4.0% and 4.5% in Lhasa and between 5.1% and 5.5% in Haibei. In the case of cloudy days （Ks 〈 0.4）, these percentages ranged from 4.4% to 6.8% in Lhasa and from 5.1% to 5.5% in Haibei. The maximum values of UV radiation for each relative optical mass diminished exponentially with mr. Thus, for Lhasa and Haibei, UV=46.25mr-129, and UV=51.76mr-142, respectively. The results of this study can be used to obtain more UV radiation data for the study of UV climate characteristics, the effects of UV on ecological processes and the feedback of the thinning of the stratospheric ozone, from more routine measurements Rs data.     

HEIFE绿洲区太阳总辐射和地表反射率的分光谱特征

太阳辐射的分光测量在许多研究和应用领域中都具有十分重要的意义．本文利用HEIFE临泽子站进行的太阳总辐射和反射辐射的分光观测资料，研究了黑河绿洲区太阳总辐射和地表反射率的光谱特征．研究结果表明：在太阳总辐射的光谱能量分布中，紫外和可见光部分的比倒偏小，近红外部分则偏太．在其从冬到夏的季节变化中紫外和可见光部分是由小到大，近红外部分剐是由大到小。在其日变化中0．5μm以下波段是中午大早晚小；0．7μm以上波段是中午小，早晚大；0．5-0．7μm波段的日变化不明显。紫外波段的相对日变化幅度最大．地表反射率的光谱特性有明显的季节变化，变化特征与地表植被状况有关．各波段地表反射率的日变化型有一定的季节差异，其中波长小于0．7μm部分较为明显，并与地表植被状况有关．在裸露地表各波段反射率与太阳高度角的关系中，近红外波段随太阳高度角增加而增大，紫外和可见光波段则随太阳高度角增大而减小．全波段反射率随太阳高度角增大而增大主要是近红外波段的贡献．这是裸露地表光谱反射率的重要特征之一。     

紫外线辐射特征及影响因素分析

对太原市2002~2004年紫外线观测资料进行统计分析结果发现:紫外线辐射具有正午强早晚弱,夏季强冬季弱的特点;紫外线大值出现时间夏季明显早于冬季;通过与同时段气象因素对比分析,揭示了云状和云量、气压、能见度、湿度、空气污染对紫外线辐射的不同影响程度;紫外线辐射占太阳总辐射百分比具有冬季少夏季多和有云时非同比衰减的特点。紫外线的预报还要注重最大半小时平均值的预报,以预估紫外线对人体的最大可能伤害程度。     

A primary study of the variations of vertical radiation with the Beijing 325-m Meteorological Tower

The Beijing 325-m Meteorological Tower (325MT) is used to observe the vertical variation of solar radiation. Results of the experiments indicate that the automatic radiation monitoring system, including a sun tracker and data collection system, works well and all the specifications meet WMO observation standards. The measurement data show that there is a significant radiation decrease from 320m to the surface, where the difference is only about 30Wm^-2 on light air-pollution days, while the maximum reaches about 110Wm^-2 when heavy pollution appears near the ground. The global UV radiation decreases on heavy air-pollution days and under poor visibility conditions, and the difference between 300m and 8m is larger than on clear days.     

太阳紫外线辐射及其生物效应

紫外（UV）辐射在太阳幅射光谱中的谱区范围是在100－400nm间，其能量仅占太阳辐射总量的8％，按照不同波长线所起的生物作用，可分为三部分，紫外线A段（UV－A），波长320－400nm，约占太阳辐射总量的6％，这部分生物作用较弱，主要是色素沉着作用，紫外线B段（UV-B），波长290－320nm，约占太阳辐射总量的1．5％，此段对人体影响较大，主要作用是抗佝偻病和红斑作用，是引起民皮肤癌，白内障，免疫系统能力下降的主要原因之一，紫外线C段（UV－C），波长100－290nm，约占太阳辐射总量的0．5％，由于几乎完全被臭氧层吸收而不能达到地面，以人工发生的紫外线灯进行实验，这段紫外线具有最大杀菌力，对机体细胞也有强烈的刺激破坏作用。     

菏泽市紫外线辐射变化特征及月预报方程

利用2008年4月至2012年12月菏泽市紫外线观测资料以及地面常规气象观测资料和空气质量资料,分析了该地区太阳紫外线辐射的变化特征及其与各因子的相关关系,并建立逐月预报方程。结果表明:菏泽紫外线辐射年总量达到187.98 W/m2,春夏两季明显高于秋冬两季,5月达到全年的最大值,1月为全年的最小值;3~9月紫外线辐射极大值均可达到5级,其他月份均可达到4级。不同天气条件下紫外线辐射强度存在明显差异,其中晴天紫外线辐射强且稳定,呈抛物线变化;多云天紫外线辐射波动较大,时强时弱;阴天紫外线辐射相对较弱。紫外线辐射强度与风速、能见度、气温呈正相关,与总云量、低云量、相对湿度呈负相关,与SO2、PM10、NO2、PM2.5多呈负相关。基于多元线性回归分析向后剔除变量方法得出的逐月预报方程,经检验总体预报效果较好,对当地紫外线等级预报工作具有参考意义。     

漠河地区臭氧的观测和计算

1997年3月上旬,在黑龙江漠河地区对地面和整层臭氧、太阳辐射等进行了短期观测,以初步了解该地区臭氧和辐射的变化规律以及它们之间的相互关系.研究发现,漠河地区近地面臭氧日变化明显,其峰值出现在每日10:00(北京时间)左右,并早于紫外辐射(UV)峰值出现时间.整层大气臭氧总量的日变化特征不明显.基于UV能量守恒,建立了臭氧与其影响因子-光化学、散射、UV等因子之间较好的定量关系和经验模式,并将其用于计算地面、整层大气臭氧小时值和日平均值.结果表明,计算值与观测值吻合的都比较好,它们相对偏差的平均值分别为:地面臭氧小时值(11.9%)和日平均值(9.0%);整层大气臭氧小时值和日平均值-7.4%、1.8%.因此,地面和整层臭氧的经验算法是合理和可行的.利用散射辐射/直接辐射(D/S)和散射辐射/总辐射(D/Q)可以描述大气中的物质如气溶胶、云等的散射作用.采用D/Q表示散射作用可以提高地面臭氧和整层大气臭氧计算的准确度,特别是对云量较大的情况.