亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        塔克拉瑪干沙漠腹地逐日太陽總輻射模擬計算
        ——以達理雅博依綠洲為例

        2019-01-16 05:52:12溫秀秀師慶東金莉莉
        沙漠與綠洲氣象 2018年6期
        關(guān)鍵詞:塔克拉瑪干沙漠塔中百分率

        溫秀秀,張 峰*,師慶東,金莉莉

        (1.新疆大學(xué)新疆綠洲生態(tài)教育部重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830046;2.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所,塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測試驗站,新疆 烏魯木齊 830002)

        太陽總輻射是地表各種物理過程的最主要能源[1]。探討到達地面的太陽總輻射的變化,不僅有助于了解某一區(qū)域大氣組成的變化[2],揭示大氣運動規(guī)律,為探索該地區(qū)的氣候資源特征[3]提供科學(xué)依據(jù),而且對于合理利用太陽能資源,保護生態(tài)環(huán)境等具有現(xiàn)實意義。塔里木盆地是我國第一大內(nèi)陸盆地[4],北起天山、南至昆侖山、東到羅布泊、西抵帕米爾高原[5]。位于盆地中心的塔克拉瑪干沙漠是我國最大的沙漠,也是世界第二大流動沙漠。由于交通所限,沙漠腹地地面實測太陽輻射資料,尤其是長周期資料[6]十分有限,為相關(guān)研究帶來了不便,而實地觀測工作又面臨著諸如數(shù)據(jù)缺失或不連貫等問題。因此,相關(guān)基于氣候?qū)W公式的總輻射模擬顯得十分必要。多年來,國內(nèi)學(xué)者對不同區(qū)域太陽總輻射的模擬計算和分布特征做了大量研究,并取得了階段性的成果[1-3,6-13]。左大康等[11]根據(jù)我國26個日射站(1957年7月—1960年底)的實測資料,繪制了中國年、月總輻射分布圖。祝昌漢[12,13]根據(jù)75個日射站的資料(1957—1977年)確定了一個比較適合我國的總輻射氣候?qū)W計算方法。亦有學(xué)者對新疆的太陽輻射進行了科學(xué)探討:劉紹民等[14]根據(jù)新疆9個月日射站(1961—1990年)的資料分南疆、北疆兩大區(qū)域按月給出區(qū)域統(tǒng)一的氣候?qū)W計算公式,最后驗證了它們的計算效果。陳志華等[2]利用1961—2000年間新疆地區(qū)的日照及地面太陽輻射觀測資料,詳細分析了近40 a來新疆地區(qū)地面太陽輻射的分布和時空變化趨勢。何清等[15]利用2006—2007年塔中大氣環(huán)境觀測站直接探測的總輻射資料,對流動沙漠區(qū)近地層總輻射的變化特征及影響因子進行了分析,證明了云量,沙塵對總輻射影響較為顯著。金莉莉[16]運用統(tǒng)計學(xué)方法,分析并比較了塔克拉瑪干沙漠綠洲—沙漠過渡帶(肖塘、哈德)與沙漠腹地(塔中)總輻射的氣候?qū)W特征,研究得出塔中2011年太陽總輻射年總量為6515.0 MJ·m-2,高于綠洲—沙漠過渡帶,但專門針對于沙漠腹地綠洲的觀測以及對觀測結(jié)果的數(shù)值模擬研究工作尚少。

        本文根據(jù)H.L.Penman經(jīng)驗公式[17],以塔克拉瑪干沙漠腹地最大天然綠洲,達理雅博依為研究區(qū),應(yīng)用實測太陽總輻射逐日累計量與逐日天文輻射的比值和日照百分率的月平均值等資料來進行回歸分析[11],模擬推算出2015年1月1日—2016年2月29日的逐日總輻射累計量,并檢驗了計算結(jié)果的精度。

        1 研究區(qū)概況

        達理雅博依綠洲(圖1)是塔克拉瑪干沙漠腹地面積最大的天然孤立綠洲,現(xiàn)存面積約324 km2[18],距沙漠東端約530 km,南至于田縣250 km,北至塔里木河280 km[19],地形西南向東北傾斜,地貌為由河流切割形成的島狀沙丘[20](流動沙丘)與灌叢沙丘鑲嵌在扇形綠洲內(nèi)部。綠洲內(nèi)主要有檉柳(Tamarix ramosissima)、 胡 楊 (Populus euphratica)、 蘆 葦(Phragmites australis)等植物。

        圖1 達理雅博依綠洲的地理位置

        2 數(shù)據(jù)與方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        2015年1月9日在克里雅河尾閭的達理雅博依天然綠洲(海拔約1 200 m)建立了首個氣象站(38°22′N、81°52′E)(圖 2)。輻射觀測點開闊平坦,無樹蔭遮擋,人為影響很小。使用江蘇省無線電科學(xué)研究所產(chǎn)FS-S6熱電總輻射傳感器進行觀測,靈敏度 7~14 μV(W·m-2);響應(yīng)時間≤ 60 s;余弦響應(yīng)誤差≤6%;方位響應(yīng)誤差≤4%??傒椛鋬x安裝于一體式輻射支架,高度1.5 m,方向正南。于2015年1月9日開始對太陽輻射進行定點連續(xù)觀測,記錄時間為2015年1月1日—2016年2月29日每日的 00:00—24:00。

        圖2 野外觀測儀器設(shè)備

        2.2 研究方法

        對于太陽總輻射的模擬計算,H.L.彭門(H.L.Penman)[17]提出以下形式的經(jīng)驗公式,此后該方法被普遍采用:

        式中:Q是到達地表的太陽總輻射,s是日照百分率(%),S0是起始參量——逐日天文輻射量[21],a、b是經(jīng)驗系數(shù)。之所以選用該公式,是因為對缺乏觀測資料的地區(qū)而言,其各參數(shù)容易獲得和便于計算,并且翁篤鳴[22]、祝昌漢[12,13]等也驗證了其模擬計算總輻射的合理性。

        2.2.1 逐日天文輻射量計算

        天文輻射S0是指完全由地球天文位置,如日地距離、太陽高度、白晝長度等決定的到達大氣頂界的太陽輻射[23]。逐日天文輻射總量S0(MJ·m-2·d-1)計算公式[21]為:

        式中:T是一天的時間(s);I0是太陽常數(shù),取值1367 W·m-2;φ是地理緯度(弧度);

        ω0是時角[24](弧度);1/ρ2是日地距離訂正系數(shù)(又稱地球軌道偏心率訂正因子),δ是太陽赤緯(弧度),可采用傅里葉級數(shù)形式的計算公式[25]:

        式中:θ0是以地球公轉(zhuǎn)角度(弧度)表示的日序數(shù),θ0=2π(dn-1)/365;dn是自 1月 1日計起的全年各日序號。

        2.2.2日照百分率日照百分率s(%)計算公式:

        式中:n是逐日實際日照時數(shù)(h),世界氣象組織(WMO)將太陽直接輻射≥120 W·m-2±10%定為日照閾值(算為有日照);N是可照時數(shù)(h),即日出和日沒間的時間間隔,為N=2ω0/15。

        經(jīng)計算可知達理雅博依綠洲的平均日照百分率為76.27%。

        2.2.3 誤差檢驗

        用達理雅博依綠洲2015年總輻射實測數(shù)據(jù)對其模擬結(jié)果進行了檢驗。方法包括:平均偏差(mean bias error,MBE,MJ·m-2·d-1)、平均絕對偏差(mean absolute bias error,MABE,MJ·m-2·d-1)、均方根偏差(root mean square error,RMSE,MJ·m-2·d-1) 以及平均絕對誤差(mean absolute percentage error,MAPE,%),計算公式[26-28]分別為 :

        式中:RM、RS分別表示模擬結(jié)果和實測結(jié)果;n為模擬選取樣本次數(shù)。

        3 模擬計算與結(jié)果

        在總輻射的計算中,先后解出了公式(1)中的各分量,包括:天文輻射S0(圖3)、日照百分率s(%)為76.27%、經(jīng)驗參數(shù)a與b。

        3.1 經(jīng)驗系數(shù)a、b

        在各分量的求解過程中,用實測某月平均日太陽總輻射與對應(yīng)月份的平均日天文輻射的比值跟日照百分率月平均值進行回歸分析[14,29],即可擬合出a、b系數(shù)。本文引用和清華等[23]利用中國54個站點1961—2009年的資料建立的西部地區(qū)a、b系數(shù);翁篤鳴[22]根據(jù)我國1958—1960的日射資料計算出的西北地區(qū)a、b系數(shù)。本次采用這2組系數(shù)以及實測資料擬合系數(shù) a=0.3385,b=0.2152(表 1),結(jié)合研究區(qū)的年平均日照百分率,利用公式(1)分別模擬計算出達理雅博依綠洲2015年逐日太陽總輻射(圖3),并與實測資料進行對比分析以及誤差檢驗。

        圖3 達理雅博依綠洲2015年1月1日—2016年2月29日太陽總輻射日累計量變化

        3.2 誤差檢驗的精度評價

        對實測值與模擬值的平均偏差(MBE)、平均絕對偏差(MABE)、均方根偏差(RMSE)以及平均絕對誤差(MAPE)進行計算,結(jié)果見表1。

        表1 太陽總輻射逐日模擬值與實測值的誤差檢驗結(jié)果

        本次模擬值與實測值的誤差檢驗結(jié)果MBE值略小于0(表1),表明模擬值略小于實測值;另據(jù)MABE、RMSE、MAPE和相對誤差值分析,本次誤差檢驗值較小,精度較高,說明采用達理雅博依綠洲實測資料擬合的系數(shù)a、b,對該區(qū)域總輻射進行的模擬較為準(zhǔn)確。

        由于通常情況下,a、b系數(shù)會有年際、月際等時間尺度的變化,因此需以各月多年實測太陽總輻射的平均值、對應(yīng)月份日照百分率平均值,代入公式(1),對各時間段的a、b系數(shù)進行調(diào)整。當(dāng)實測資料因某種原因缺失時,可引用對應(yīng)時段的a、b系數(shù)進行響應(yīng)模擬。

        H.L.Penman經(jīng)驗公式雖然能成功模擬塔克拉瑪干沙漠腹地太陽總輻射的年內(nèi)變化趨勢,但由于各季節(jié)不同的云量、沙塵等影響因子會改變?nèi)照諘r數(shù)和強度,進而導(dǎo)致地面總輻射的變化。因此,適用于沙漠腹地總輻射時空變化特征的氣候?qū)W經(jīng)驗公式的精確建立,還需根據(jù)氣象因子進一步對經(jīng)驗系數(shù)做相應(yīng)修訂得出。

        4 分析與討論

        4.1 模擬結(jié)果分析

        使用達理雅博依天然綠洲實測資料擬合a、b系數(shù)模擬的結(jié)果(圖3)表明:該模擬方法雖對其他季節(jié)模擬效果相對較好,但春季(3—5月)的模擬值較實測值顯著偏高。其他季節(jié)沙漠腹地天氣狀況較春季好,晴天居多,二者偏差不大。其中或有因塔克拉瑪干沙漠春季風(fēng)沙活動較為頻繁,空氣中某些顆粒(水汽、塵埃等)的變化對太陽光產(chǎn)生一定的吸收和散射[11],從而削弱了太陽直射到地面的輻射強度。據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)塔中氣象站數(shù)據(jù):1999—2007年塔克拉瑪干春季共發(fā)生沙塵暴58次,累計時長191.35 h,平均每年春季約發(fā)生6.44次,持續(xù)時間21.26 h,比同年度其他季節(jié)高出許多,也與此判斷吻合。此外,測定值也有可能因觀測過程等問題而偏低。

        4.2 與塔中3—5月模擬結(jié)果的對比

        以同樣方法模擬了塔中觀測站2015年春季(3—5月)太陽總輻射,誤差檢驗(表1)顯示:平均偏差MBE與相對誤差僅為0.01和-0.06%。與2015年春季達理雅博依相比,模擬精度更高。二者實測值變化相仿,均呈上升趨勢(圖4),顯示總體受緯度因素控制,但達理雅博依綠洲實測值明顯小于塔中(圖4)。由于在緯度條件相似的情況下,小氣候效應(yīng)等的不同應(yīng)難造成持續(xù)且較高的差異,導(dǎo)致該差異具體原因仍需進一步探明,或與儀器及觀測過程有關(guān),而本模擬正可對此類問題的修正提供方法。

        圖4 2015年春季達理雅博依綠洲與塔中觀測站總輻射日累計量對比

        4.3 2015年達理雅博依綠洲總輻射累計量的估算

        由于儀器數(shù)據(jù)傳輸和記錄故障,達理雅博依綠洲 2015年08月21日—10月13日、2015年11年2日—11月16日、2016年2月21日—2月22日記錄缺失。本文根據(jù)達理雅博依綠洲實測總輻射數(shù)據(jù)模擬推算出2015年1月1日—2015年12月31日研究區(qū)總輻射累計量為5 332.23 MJ·m-2(表2)。由于達理雅博依綠洲目前尚無年總輻射累計值,本模擬為該地區(qū)增添了新的數(shù)據(jù)。

        表2 總輻射曝輻量的月累計量

        5 結(jié)論

        H.L.Penman經(jīng)驗公式在使用塔克拉瑪干沙漠腹地實測資料來模擬2015年1月—2016年2月達理雅博依天然綠洲的太陽總輻射效果較好,據(jù)該模擬方法可估算達理雅博依綠洲2015年太陽總輻射累計量約為5 332.23 MJ·m-2。同樣方法對塔中氣象站2015年3—5月總輻射的模擬結(jié)果更為精確。本模擬在塔克拉瑪干沙漠腹地不同地點結(jié)果均有效。達理雅博依實測值整體低于塔中,小氣候效應(yīng)應(yīng)可排除,儀器及觀測方面的原因仍需進一步查明。

        猜你喜歡
        塔克拉瑪干沙漠塔中百分率
        簡圖法理解標(biāo)記有絲分裂百分率法測定細胞周期時間
        我國建成第三條穿越塔克拉瑪干沙漠公路
        中國記者(2022年8期)2022-09-15 12:59:38
        新疆第三條穿越塔克拉瑪干沙漠公路正式通車
        石油瀝青(2022年4期)2022-09-03 09:29:54
        塔中隆起奧陶系儲層與油源斷裂復(fù)合控藏模式
        塔中隆起鷹山組巖溶儲層特征及主控因素
        塔克拉瑪干沙漠雪景如畫
        中亞信息(2018年2期)2018-04-26 05:50:42
        塔中16 含礫砂巖段隔夾層對油水分布的影響
        氬弧焊在特高壓輸電線路鋼管塔中的應(yīng)用
        焊接(2016年10期)2016-02-27 13:05:35
        基于距平百分率的萬源市氣象干旱灰色預(yù)測
        塔克拉瑪干沙漠地表發(fā)射率及分布變化特征
        亚洲综合区图片小说区| 狠狠爱婷婷网五月天久久| 久久国产成人精品av| 纯爱无遮挡h肉动漫在线播放 | 日韩成人免费一级毛片| 亚洲日本人妻中文字幕| 国产综合开心激情五月| 久久不见久久见免费影院国语| 婷婷五月综合激情| 亚洲24小时在线免费视频网站| 国产女优一区在线观看| 人妻哺乳奶头奶水| 国产激情电影综合在线看| 亚洲黄色官网在线观看| 所有视频在线观看免费| 蜜桃无码一区二区三区| 乱子伦av无码中文字幕| 亚洲av日韩av天堂久久不卡| 国产精品国产三级国产a| 老熟女高潮一区二区三区| 久久婷婷是五月综合色狠狠| 亚洲成熟中老妇女视频| 日韩日韩日韩日韩日韩| 国产亚洲婷婷香蕉久久精品| 九九日本黄色精品视频| 亚洲最新国产av网站| 日本乱偷人妻中文字幕在线| 国产美女69视频免费观看| 久久色悠悠综合网亚洲| 中文字字幕人妻中文| 老熟女毛茸茸浓毛| 亚洲中国美女精品久久久| 精品高朝久久久久9999| 欧洲日本一线二线三线区本庄铃| 91免费国产| 成人自拍小视频在线看| 99久久久无码国产精品6| 国产亚洲精品福利在线| 国产在线一区二区三区四区乱码| 18黑白丝水手服自慰喷水网站| 国产一极毛片|