廖 波,熊 平

(1.貴州省氣象科技服務(wù)中心,貴州 貴陽 550002;2.貴州省黔南自治州氣象局,貴州 都勻 558000)

貴陽市紫外線輻射強度變化特征分析

廖 波1,熊 平2

(1.貴州省氣象科技服務(wù)中心,貴州 貴陽 550002;2.貴州省黔南自治州氣象局,貴州 都勻 558000)

利用 2005年 1月—2009年 12月紫外線輻射強度監(jiān)測資料,分析貴陽市紫外線輻射強度的日、月、季節(jié)變化特征及其與太陽總輻射強度的關(guān)系。結(jié)果表明:近 5 a紫外線輻射強度日變化曲線呈單峰型變化,兩側(cè)分布基本對稱,13時達(dá)到峰值;年平均紫外線輻射強度為 8.89 W/m2,一年中 7月紫外線輻射強度最大,12月最小,季節(jié)變化特征明顯;紫外線輻射強度與太陽總輻射強度呈線性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 0.9。

紫外線;輻射強度;太陽總輻射

1 引言

紫外線是波長為 100～400nm的電磁波,通常分為近紫外線 UV-A(320～400nm)、遠(yuǎn)紫外線 UV-B(280～320nm)和超短紫外線 UV-C(100～280nm)三部分。自然界的主要紫外線光源是太陽,當(dāng)紫外線通過大氣層到達(dá)地面時,UV-C基本完全被臭氧層吸收;UV-A相當(dāng)一部分直接到達(dá)地面,它能曬黑皮膚,產(chǎn)生維生素 D,對植物光合作用也有影響;UV-B大部分被吸收,雖然到達(dá)地面的數(shù)量少,但對人體健康、大氣環(huán)境的影響較大。到達(dá)近地面的紫外線,可誘發(fā)污染物的二次或多次化學(xué)反應(yīng)生成新的污染物;過量紫外輻射將導(dǎo)致人體免疫功能異常而引起曬斑、眼疾、皮膚癌等多種疾病。因此有必要對貴陽市紫外輻射變化特征進(jìn)行深入分析,為業(yè)務(wù)預(yù)報和客觀預(yù)報方法提供基礎(chǔ)。

2 紫外線輻射強度觀測及資料處理

采用上海市氣象科學(xué)研究所開發(fā)研制的 SUR-1型太陽紫外線輻射監(jiān)測儀,對 280～400nm波段的紫外光 (即 UV-A和 UV-B)進(jìn)行觀測。觀測點設(shè)在貴州省氣象局大院內(nèi),可獲取每分鐘紫外線輻射強度最大、最小和平均值及每 10s的觀測值。觀測時間一般從 08:00—18:00時,每 10 s觀測一次。根據(jù)中國氣象局的相關(guān)規(guī)定,每日的日平均紫外線輻射強度取 10—14時平均值,并根據(jù)此時間段的平均輻射強度值分為 5級輻射強度等級 (表 1)。本文對貴陽市 2005年 1月—2009年 12月紫外線輻射強度資料進(jìn)行整理,分別按照晴天 (總云量 <3成)、多云 (3成≤總云量 <8成)、陰天 (總云量 ≥8成 )以及不同季節(jié)分析紫外線輻射強度的變化特征,同時根據(jù) 2009年的每日 13h紫外線輻射強度觀測資料分析與對應(yīng)時段太陽總輻射強度的關(guān)系。

表 1 紫外線輻射強度等級

3 紫外線輻射強度的變化特征

3.1 紫外線輻射強度的日變化

將 2005—2009年紫外線輻射強度觀測資料按照每小時平均,以及按晴天、多云、陰天每一類天氣狀況分別每小時平均 (取 08—18時)制作日變化曲線 (圖 1)。由圖 1可見,貴陽市每小時平均輻射強度呈單峰型變化,兩側(cè)分布基本對稱,最大平均輻射強度出現(xiàn)在 13時左右,為 9.83 W/m2;不同天空狀況的日變化曲線均呈單峰型變化 13時達(dá)到峰值,平均輻射強度由大到小的排列為晴天 (15.96 W/m2)、多云 (14.95 W/m2)、陰天 (6.97 W/m2),由此可見天空狀況是影響紫外線輻射強度的重要因素。

圖 1 貴陽市紫外線輻射強度的日變化曲線

3.2 紫外線輻射強度的月變化

按中國氣象局規(guī)定的日平均紫外線輻射強度計算方法分析紫外線輻射強度月變化特征 (圖 2)。由圖 2可知 7月紫外線輻射強度最大,為 13.06 W/m2,8、9月份次之 ,分別為 12.85 W/m2、12.57 W/m2;1—5月逐漸增加,但 6月份略有下降,這與貴州的氣候特征有關(guān),一般情況下貴州 5—6月降水和陰天較多,從而影響了紫外線輻射強度,7—9月紫外線輻射強度達(dá)到一年中最高,10—12月紫外線輻射強度減弱比較明顯,至 12月降到全年最小值 3.97 W/m2,另外,近 5 a的多年平均紫外線輻射強度為8.89 W/m2。

圖 2 紫外線輻射強度的月變化曲線

3.3 紫外線輻射強度的季變化

由圖 3可知各季節(jié)平均輻射強度從大到小的順序為:夏、春、秋、冬季;夏季為 12.18 W/m2,春季次之,冬季最小,為 4.88 W/m2,冬季紫外平均輻射強度僅為夏季的 38%。

4 紫外線輻射等級特征

圖 3 紫外線輻射強度的季變化曲線

表 2 不同紫外線輻射強度等級所占百分率

根據(jù)中國氣象局每日紫外線輻射等級規(guī)定,發(fā)現(xiàn)貴陽市日平均紫外線輻射等級沒有出現(xiàn)過五級(見表 2)。由表 2可知近 5 a紫外線輻射等級出現(xiàn)一級的概率為 12.4%,二級為 18.1%,三級為 16.7%,四級為 52.9%,因此紫外線輻射強度較強;出現(xiàn)一級最多的月份是 12月為 40.2%,7、8月出現(xiàn)四級的概率高達(dá) 88.8%、88.7%;由每個季節(jié)紫外線輻射等級的百分率可得,冬季出現(xiàn)一級、二級概率最高,分別為 32.5%和 34.4%,夏季出現(xiàn)一級的概率最低,為 0.2%;夏季出現(xiàn)四級的概率最高,為 83.1%,春季次之為 61.3%,冬季出現(xiàn)四級的概率最低,為0.8%。另外,從 5a的觀測資料中選取每日瞬時最大紫外線輻射強度進(jìn)行分析,結(jié)果表明,貴陽地區(qū)瞬時紫外線輻射強度最大為 26.4 W/m2,出現(xiàn)在2006年 7月 18日 12時 29分。

5 紫外線輻射強度與太陽總輻射強度的關(guān)系

選取 2009年 1—12月貴陽市每日 13時紫外線輻射強度和太陽總輻射強度資料作曲線圖 (圖 4),由圖 4可見太陽總輻射強度增大,紫外線輻射強度隨之增大,反之減小。并對 13時紫外線輻射強度與13時太陽總輻射強度進(jìn)行相關(guān)性分析得出:紫外線輻射強度與太陽總輻射強度呈線性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 0.9。

圖 4 貴陽市 2009年紫外線強度與太陽總輻射強度的關(guān)系曲線圖

6 小結(jié)

①紫外線輻射強度平均日變化曲線呈單峰型,兩側(cè)分布基本對稱,最大平均輻射強度出現(xiàn)在 13時左右,為 9.83W/m2;不同天空狀況下日變化曲線均呈單峰型變化,平均輻射強度由大到小的排列為晴天 (15.96 W/m2)、多云 (14.95 W/m2)、陰天 (6.97 W/m2)。

②近 5 a多年平均紫外線輻射強度為 8.89 W/m2,一年中 7月紫外線輻射強度最大,12月最小,四季紫外線平均輻射強度從大到小的排列順序為夏、春、秋、冬季。

③分析近 5 a紫外線輻射等級發(fā)現(xiàn)日平均輻射等級沒有出現(xiàn)過五級,出現(xiàn)一級的概率為 12.4%,二級為 18.1%,三級為 16.7%,四級為 52.9%。

④紫外線強度與太陽總輻射強度呈線性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 0.9。

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P422.6

B

1003-6598(2011)01-0015-03

2010-11-21

廖波 (1982-),男,助工,主要從事中短期天氣預(yù)報服務(wù)工作。