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1、第19卷2期应用气象学报Vol.19,No.22008年4月JOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGICALSCIENCEApril2008贵州高原起伏地形下日照时间的时空分布1)2)3)1)1)3)袁淑杰缪启龙邱新法谷小平1)(南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室,南京210044)2)(河北农业大学植物保护学院,保定071001)3)(贵州省山地气候与资源重点实验室,贵阳550002)摘要由于坡度、坡向和地形之间相互遮蔽等局地地形因子的影响,实际起伏地形下的日照时间与水平面上的日照时间有一定差异。该文建立了一种基于数字高程模型(DEM)的起伏
2、地形下日照时间的模拟方法,计算了起伏地形下贵州高原100m×100m分辨率日照时间的时空分布。结果表明:坡度、坡向、地形遮蔽对日照时间的影响较大,实际起伏地形下日照时间的空间分布具有明显地域特征。1月太阳高度角较低,坡度、坡向的作用非常明显,地形遮蔽面积较大,日照时间的空间差异较多,日照时间为16～142h,最大值约为最小值9倍;7月太阳高度角较高,地形遮蔽面积相对较小,日照时间的空间差异相对较少,日照时间为133～210h,最大值为最小值1.6倍,但由于7月日照时间相对较多,局地地形对日照时间影响仍明显。4月、10月日照时间及其变化幅度介于1月和7月之间。关键
3、词:贵州高原;数字高程模型;起伏地形;日照时间[10-11]环境评价及气候专题区划中得到广泛应用;引言[12][13][14-15]Granier等,Williams等,Dozier等,Boc-[16][17][18]quet,李新等,曾燕等先后利用数字高程模日照时间表示一个地区接受太阳光照射时间的型(DEM)计算山地可照时间的理论研究和区域试长短,是重要的气候资源,也是影响山区各种植物种验,为计算起伏地形下日照时间提供了新思路。本类分布的原因之一。山地复杂地形条件下日照条件文在前人研究基础上,以100m×100m分辨率的的时空变异是形成山地地形气候的主要因素之
4、一。DEM数据作为地形的综合反映,以地理信息系统为然而,由于受坡度、坡向等地理因子以及周围地形相数据处理平台,实现贵州高原起伏地形下日照时间互遮蔽的影响,确定实际起伏地形下日照时间比较的模拟,为利用开发山区气候资源提供科学依据。困难。在地形复杂、高差悬殊的山区,单纯依靠现有数字高程模型(DigitalElevationModel,简称气象站网的观测数据远不足以反映该地区山地复杂DEM)是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的[1][2-3]的日照时间的空间分布。傅抱璞首次提出了一种实体地面模型,是数字地形模型(DigitalTerrain非水平面日出日没时角计算公
5、式,并提出了确定坡Model,简称DTM)的一个分支。DEM是零阶单纯[4-5]面日出日没时角的一般原则和方法。翁笃鸣等的单项数字地貌模型,坡度、坡向及坡度变化率等地[6]用图解法来确定坡面的日出日没时角。孙汉群等貌特性可在DEM的基础上派生。在DTM中,网格提出用判别式方法来确定坡面的日出日没时角。的点只表示点的属性,点与点之间的属性可以通过[7][8]Klein,Iqbal也提出了非水平面日出日没时角的内插计算获得。由于DEM描述的是地面高程信[9]计算公式。朱志辉推求了一组非水平面日出日没息,它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建时角的计算公式,为
6、计算和分析坡面日照时间和太设、通讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人阳辐射总量提供了基础。地理信息系统技术在生态文和自然科学领域有着广泛的应用。贵州省自然科学基金项目(2005J2086)和贵州省省长专项基金(2005Z92)共同资助。2007-02-09收到,2007-07-23收到再改稿。234应用气象学报19卷④确定各时刻对应的太阳方位Υi上的遮蔽状况1资料与研究方法Si,以P点为起点,沿Υi方位作直线Li,根据太阳高度角hi和直线Li方向上各点的高程即可确定该时1.1研究区概况刻周围地形对P点的遮蔽状况Si,当直线Li方向上贵州省地处云贵高原,位于2
7、4°37′～29°13′N,各点的高程均对P点不造成遮蔽时,记Si=1,表示103°36′～109°35′E之间,境内地势西高东低,平均海P点可照;反之,只要有一点高程使P点不可照,记拔在1100m左右。全省地貌可分为高原山地、丘陵Si=0,表示P点受地形遮蔽。以上述n+1个时刻和盆地3种基本类型,其中92.5%的面积为山地和丘的每相邻两时刻作为一个时间段,则共有n个时陵。自然条件具有明显垂直变化,地貌复杂多样。1段,设gi为每个时段的遮蔽系数,取gi=(Si-1+1.2计算模型2研究表明,实际起伏地形中任一点P在任一天Si);⑤计算可照时间,实际起伏地形中任一
8、点P在的日照时间Tr可表
