任意地形实际天气条件下小时入射短波辐射模型

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第5期中国沙漠Vo1．26NO．52006年9月JOURNALOFDESERTRESEARCHSep．2006文章编号：1000—694X(2006)05—0773—07任意地形实际天气条件下小时入射短波辐射模型——以黑河流域为例陈仁升，康尔泗，李新，杨建平，吉喜斌，张智慧(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区流域水文及应用生态实验室，甘肃兰州730000)摘要：建立了一个任意地形和实际天气条件下，能够计算大范围、长时间、高时空分辨率的太阳人射短波辐射模型，模型采用简化的辐射传输参数化方案和NCEP／N

2、CAR资料相结合的方法，并成功应用于黑河流域2002年度每小时、1km×1km分辨率的总辐射、直接辐射和散射辐射的计算，所应用的地面资料仅为流域的地形信息。鉴于模型中总辐射是根据直接辐射和散射辐射推算的，而黑河流域2002年度缺乏直接辐射和散射辐射实测资料，模型采用分别位于黑河山区西水、中游临泽和下游额济纳旗3套自动观测仪器的总辐射资料进行验证，两水实测总辐射与计算总辐射的R一0．71。而临泽和额济纳旗R分别为0．90和0．91，但各站点均出现部分结果相差很大的情况。出现地域差异和部分结果相差很大的主要原因是由于总云量资料时空分辨率低造成的，另外计算和实测数据空

3、间尺度的不一致也部分造成山区计算效果较差。关键词：地形；时空分辨率；总云量；短波辐射模型；黑河中图分类号：P422．1文献标识码：A太阳辐射是地球表面最主要的能量来源L1，是射，即总辐射、直接辐射和散射辐射。地球大气中各种现象和一切物理过程的基本动力。在实钡0资料稀少和大范围整年度高时空分辨率研究地表面水热状况、各种自然地理过程、太阳能利要求的情况下，辐射计算的气候学方法无法应用。用等必须要探讨太阳辐射变量的变化情况_1。地一而探空资料的缺乏，使主要基于二流近似、离散纵坐气相互作用及不同尺度水文过程的研究一直是国内标法等的经典辐射传输模式”亦不能应用。实外研究的

4、热点与前沿领域j，黑河流域作为我国际上，即使进行了有限的探空试验，也无法满足本次内陆河流域的典型代表，在全球变化和社会经济发模型集成大范围整年度高时空分辨率的要求。基于展的大背景下，存在冻土退化、雪线上升、水资源短遥感信息和辐射传输参数化方案相结合的方法是目缺及不合理应用L4刊、土地荒漠化和沙漠化l6，]以及前解决这个问题的有效途径之一Ll~zo3，但很难获得生态环境恶化_8等诸多方面的问题。当前有关黑一个年度1h和1km×1km分辨率的影像资料。河流域水一土一气一生一人的综合研究涉及山区冰川水而且这种基于遥感资料的辐射参数化方案，多数基文过程、积雪水文过程、冻

5、土水文过程、森林水源涵于大量的地面观测资料，建立地面观测资料与遥感养作用，中游生态水文”]、生态经济，以及下游荒资料的统计关系，然后冉根据遥感资料做空间尺度漠化治理及地下水位与生态环境的关系等研究课上的外推。同时，该方法在分离各短波辐射分量方题，并有了相当程度的工作积累，以流域为单元进行面存在一定的误差，另外观测资料的缺乏也限制了综合集成研究已经成为可能。太阳入射短波辐射作这种方法的推广(全国仅有17个基准站观测全套短为一切地表自然过程的主要能源，是黑河流域综合波辐射l2)。比较好的方法，是利用探空资料，采用集成研究中的主要输入变量之一。综合模型集成的离散纵坐标

6、法和遥感手段相结合的方法进行，但目标是通过数学和技术的手段来反演实际的物理过该方法在尺度外推方面也同样存在一定的缺陷。程，因而对时空分辨率的要求很高H。．13_。根据集成综上分析，本模型采用简化的辐射传输参数化研究的总体规划，需计算整个黑河流域2002年度方案和遥感资料相结合的方法，首先计算晴空条件1km×1km格点上每小时的3种太阳入射短波辐下水平面各种入射短波辐射，然后考虑不同地形的收稿日期：2005—04—22；改回日期：2005—05—26基金项目：国家自然科学基金项目(40401012；40301010)；中国科学院重要方向性项目(KZCX3一SW32

7、9)；中国科学院寒区旱区环境与下程研究所创新项目(2003113和2004112)资助作者简介：陈仁升(1974)，男(汉族)，山东沂水人，博士，副研究员，主要从事寒区水文过程研究。Email：crs2008@ns．1zb．aC"．c,n维普资讯http://www.cqvip.com774中国沙漠26卷影响，最后考虑云对入射短波辐射的吸收和散射作总量时间演化曲线_2，平均臭氧总量量波动在320用。～380DU，即0．32～0．38atm—cm。根据近15a来尽管本模型是针对黑河流域设计，但仅仅利用全球变化趋势研究成果]，在1978—1993年之间，流域的地形资

8、料，其他资料均为卫星资料