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1.
Shuhua Zhang Yaning Chen 《International journal of geographical information science》2013,27(10):1782-1806
This research assessed two grid-based direct solar radiation models, ESRI’s Solar Analyst (SA) and Kumar’s model (KM), using artificial surfaces. Mathematically derived radiation on the surfaces was compared with grid-based model results. While both models showed good consistency with theoretical derivations, they both underestimated direct radiation at daily, most seasonal, and annual scales. KM performed better than SA at all the scales except at annual scale and in the summer. Horizon angle calculation and numerical integration are the common error sources in both models. Interpolation in horizontal angles and the use of a sky size parameter are the additional error sources in SA. Larger errors were found in SA when the sky size parameter and modeling time interval were not compatible. Overall, KM is a better choice for direct solar radiation modeling as it is more accurate and computationally efficient, easier to understand, and needs fewer parameters. 相似文献
2.
复杂地形任意天气情形下太阳直接辐射量模拟 总被引：2，自引：1，他引：1
以太阳辐射传输参数化模型为基础,结合MODIS影像两次白天的云产品和水汽产品及DEM,构建了复杂地形任意天气情形下每日太阳直接辐射量模型。选取代表不同气候类型与地形起伏状况的3个典型站点（拉萨、北京、额济纳旗）,以2007年每日实测值对模拟结果进行了验证,其相关系数分别为0.77、0.77和0.85。研究表明:有云天气下,云是影响地表太阳直接辐射数量和空间分布的主要因子;模型对时间步长不敏感。引起误差的原因主要是MODIS云产品的时空分辨率较低以及云的3D效应导致模拟的困难,对地形起伏较大地区,小比例尺的DEM也会导致较大的误差,同时实测值与模拟值的空间尺度不匹配也引起了一定误差。 相似文献
3.
复杂地形下长江流域太阳总辐射的分布式模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
利用长江流域气象站1960-2005年的观测资料(包括常规气象站点资料和辐射站点资料)、NOAA-AVHRR遥感数据(反演地表反照率),以1km×1km的数字高程模型(DEM)反映地形状况的主要数据,通过基于DEM数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,分别建立了长江流域太阳直接辐射、散射辐射和地形反射辐射分布式模型,实现了长江流域太阳总辐射模拟,并对总辐射模拟结果进行了时空分布规律分析和对其受季节、纬度、地形因子(高度、坡度和坡向等)影响的局部规律分析,以及模拟结果的误差分析和站点验证分析。结果显示:太阳总辐射在季节上受影响的程度依次是春季>冬季>夏季>秋季;随着高度、坡度、纬度的增加,太阳总辐射受坡向影响的程度呈增强趋势,从坡向上看,向阳山坡(偏南坡)对太阳总辐射量明显高于背阴坡(偏北坡)。模拟的平均绝对误差为13.04177MJm-2,相对误差平均值3.655%,用站点验证方法显示:模拟绝对误差为22.667MJm-2,相对误差为4.867%。 相似文献
4.
地表太阳辐射是地球表层主要能量来源,对地表能量平衡、能量交换以及生态水文过程等具有决定性意义。山区地形复杂,其地表太阳辐射时空差异较大且较难估算。采用适用于山区的地表太阳辐射模型对西北昆仑山提孜那甫河流域地表太阳辐射时空分布进行了估算,分析了该流域季节太阳辐射空间分布规律并探讨了地形和云2个重要因素对太阳辐射空间分布的影响。结果表明:（1） 地形因子中周围地形阻挡即地形开阔度（Sky view factor,SVF）与年总太阳辐射的关系最为显著,太阳辐射随SVF增加而增加。（2） 年总太阳辐射随着高程增加首先减少,再而随之增加。探究SVF随高程的变化,发现其与太阳辐射随高程的变化趋势较为一致,因此在山区复杂地形下地表太阳辐射估算中仅利用高程对其校正存在明显不足,需综合考虑地形效应。（3） 研究计算了季节云出现频率空间分布与太阳辐射空间分布的相关系数,结果表明夏季太阳辐射受云影响较其他季节显著。定量分析了地形因子以及云对地表太阳辐射空间分布影响的贡献率,周围地形阻挡SVF对地表太阳辐射空间分布的影响最大,高程和云次之。因此综合考虑地形和云对太阳辐射的影响在山区太阳辐射模拟中是非常必要的,研究可为山区地表太阳辐射模拟提供理论依据,并为山区生态水文过程研究提供方法支撑。 相似文献
5.
散射辐射对西藏高原高寒草甸净生态系统CO2交换的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
2003~2006年在当雄草原站用涡度相关法对西藏高原广泛分布的高寒草甸生态系统的碳通量和常规气象数据进行了连续观测。基于这些数据,根据净生态系统CO2交换量(NEE)对晴朗指数(k)和土壤温度的响应特征,分析了净生态系统CO2交换量与散射辐射之间的关系。依据地面接受的散射辐射量把天气划分为云隙天、晴天和多云天。结果表明,散射辐射不能提高西藏高原高寒草甸生态系统的碳吸收水平。该生态系统的碳收支过程主要受光合有效辐射控制,碳排放过程主要受土壤温度控制;且NEE随k的变化趋势受散射辐射的影响较小,生态系统碳收支更多地受太阳辐射对土壤强烈加温的影响。三种散射辐射天气条件下,NEE随k的变化趋势基本一致,先增加后减小;NEE达最大值时的土壤温度皆为15℃左右,k值皆为0.7~0.8。 相似文献
6.
Global solar radiation（GSR） is the most direct source and form of global energy, and calculation of its quantity is highly complex due to influences of local topography and terrain inter-shielding. Digital elevation model（DEM） data as a representation of the complex terrain and multiplicity condition produces a series of topographic factors（e.g. slope, aspect, etc.）. Based on 1 km resolution DEM data, meteorological observations and NOAA-AVHRR remote sensing data, a distributed model for the calculation of GSR over rugged terrain within the Yangtze River Basin has been developed. The overarching model permits calculation of astronomical solar radiation for rugged topography and comprises a distributed direct solar radiation model, a distributed diffuse radiation model and a distributed terrain reflectance radiation model. Using the developed model, a quantitative simulation of the GSR space distribution and visualization has been undertaken, with results subsequently analyzed with respect to locality and terrain. Analyses suggest that GSR magnitude is seasonally affected, while the degree of influence was found to increase in concurrence with increasing altitude. Moreover, GSR magnitude exhibited clear spatial variation with respect to the dominant local aspect; GSR values associated with the sunny southern slopes were significantly greater than those associated with shaded slopes. Error analysis indicates a mean absolute error of 12.983 MJm-2 and a mean relative error of 3.608%, while the results based on a site authentication procedure display an absolute error of 22.621 MJm-2 and a relative error of 4.626%. 相似文献
7.
J. A. Ruiz‐Arias D. Pozo‐Vázquez H. Alsamamra 《International journal of geographical information science》2013,27(8):1049-1076
Daily solar radiation estimates of four up‐to‐date solar radiation models (Solar Analyst, r.sun, SRAD and Solei‐32), based on a digital elevation model (DEM), have been evaluated and compared in a Mediterranean environment characterized by a complex topography. The models' estimates were evaluated against 40 days of radiometric data collected in 14 stations. Analyzed sky conditions ranged from completely overcast conditions to clear skies. Additionally, the role of the spatial resolution of the DEM has been evaluated through the use of two different resolutions: 20 and 100 m. Results showed that, under clear‐sky conditions, the daily solar radiation variability in the study area may be reasonably estimated with mean bias errors under 10% and root mean square error values of around 15%. On the other hand, results proved that the reliability of the estimates substantially decreases under overcast conditions for some of the solar radiation models. Regarding the role of the DEM spatial resolution, results suggested that the reliability of the estimates for complex topography areas under clear‐sky conditions improves using a higher spatial resolution. 相似文献
8.
Global solar radiation(GSR) is the most direct source and form of global energy, and calculation of its quantity is highly complex due to influences of local topography and terrain inter-shielding. Digital elevation model(DEM) data as a representation of the complex terrain and multiplicity condition produces a series of topographic factors(e.g. slope, aspect, etc.). Based on 1 km resolution DEM data, meteorological observations and NOAA-AVHRR remote sensing data, a distributed model for the calculation of GSR over rugged terrain within the Yangtze River Basin has been developed. The overarching model permits calculation of astronomical solar radiation for rugged topography and comprises a distributed direct solar radiation model, a distributed diffuse radiation model and a distributed terrain reflectance radiation model. Using the developed model, a quantitative simulation of the GSR space distribution and visualization has been undertaken, with results subsequently analyzed with respect to locality and terrain. Analyses suggest that GSR magnitude is seasonally affected, while the degree of influence was found to increase in concurrence with increasing altitude. Moreover, GSR magnitude exhibited clear spatial variation with respect to the dominant local aspect; GSR values associated with the sunny southern slopes were significantly greater than those associated with shaded slopes. Error analysis indicates a mean absolute error of 12.983 MJm-2 and a mean relative error of 3.608%, while the results based on a site authentication procedure display an absolute error of 22.621 MJm-2 and a relative error of 4.626%. 相似文献
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本文利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站2010年总辐射、散射辐射、直接辐射观测资料分析了塔克拉玛干沙漠腹地的散射辐射变化特征和散射辐射与晴空指数、大气质量的关系。结果表明:散射辐射年曝辐量为3 628.5 MJ·m-2,占年总辐射曝辐量的59.5%,高于全国平均值;散射辐射夏季大（468.3 MJ·m-2）、冬季小（120 MJ·m-2）,日最高值基本出现在正午,夏季最高辐照度达719.2 W·m-2。与晴空指数大于0.7时相比,晴空指数小于0.7时,秋、冬季散射辐射增加。晴空指数>0.3时,散射辐射与总辐射的比值随晴空指数的增加而呈线性递减;晴空指数<0.3时,散射辐射与天文辐射的比值随晴空指数的增加基本呈直线增加。散射辐射随太阳高度角的增大呈指数递增。散射辐射的变化主要集中在大气质量小于5的范围内且随大气质量的增加而迅速降低。 相似文献
10.
由于太阳辐射在山区的空间分布情况较为复杂,在Arcgis,Envi和C++基础上,提出了一个晴空条件下估算山区太阳辐射分布的模型。在借鉴国内外太阳辐射研究成果基础上充分考虑了地形因素和大气状况,利用Modtran大气辐射传输模型、DEM和Modis反照率数据建立了山区太阳辐射计算模型。以黑河上游山区为试验区,利用该模型模拟得到了黑河上游山区的太阳辐射,分析了坡度、坡向、海拔对太阳辐射空间分布的影响,并利用实测值对模型进行了验证,结果表明：该模型可较好地反映研究区内山区太阳总辐射的分布,可用于山区太阳辐射的估算。 相似文献
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基于DEM的山地总辐射模型及实现 总被引：15，自引：0，他引：15
总辐射状况是决定山地气候的主导性因子。山区地形条件复杂,总辐射分布差异显著,为了便于研究山区总辐射的地域分布规律,该文建立了一种基于DEM模拟山区总辐射的方法,通过提取数字坡度模型、数字高度模型以及地形遮蔽度模型等信息,并采用多层面复合分析的方法,建立了山区直接辐射、散射辐射以及总辐射的数字模型。实验证明,太阳总辐射及其分量在山区中有很强的地域分布规律。该方法采用的DEM精度高,能够精细地反映太阳辐射的地区分布差异,为山地气候资源调查与利用、生态环境建设乃至精细农业的实施提供重要依据。 相似文献
12.
上海城市对太阳辐射的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
上海是我国人口密度、建筑物密度和能源消耗量最大的城市,其对太阳辐射的影响十分显著,主要表现为:(一) 自六十年代末期开始,上海龙华台的太阳直接辐射显著减少,散射辐射逐渐增加,总辐射有所减少,而在同时期内上海郊县站则无此变化。谱分析结果表明,上海城市太阳辐射的这一变化趋势,与市区的耗煤量和降尘量密切相关。(二) 由同一时期城市与郊区所观测到的日照百分率和云量记录及回归方程计算,得知城区的太阳直接辐射和总辐射值比郊区小,散射辐射值比郊区大,城市有混浊岛效应。 相似文献
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墙面太阳辐照的理论计算与模式估计——以上海为例 总被引：7，自引：0，他引：7
倾斜面和墙面的太阳辐射和日照状况对于农林生态、建筑环境工程以及城市气候研究具有重要意义。为了充分利用水平面日照与日射的丰富资料以得到倾斜面和墙面相应变量的细致分布规律,本文将理论计算与模式估计相结合的方法具体应用到一个平原城市(上海)。在倾斜面直接辐射计算中,本文以倾斜面与水平面天文辐射月值的比值(R_b)取代各月代表日的(R_(bo))在倾斜面日照时间的估计中,本文提出利用水平面日照百分率的简单方法。在倾斜面辐射与日照的时空分布规律方面主要突出其随方位与随季节(月份)的变化。 作为例子,本文计算分析了上海市每月各方位墙面上的天文辐射与可能日照时间,对相应的实际日照时间进行了估计。并在计算给出的(R_b)值的基础上,利用散射辐射各向同性与非各向同性模式研究了上海各月墙面直接辐射与总辐射随方位的变化特征。 相似文献
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西北地区太阳辐射量变化的研究 总被引：14，自引：1，他引：14
根据西北地区１５个日射甲种站观测的近３０年来到达地面的太阳辐射量观测资料，经方差分析表明：太阳散射辐射量有２／５的地区在增加，２／５的地区在减少，还有１／５的地区太阳散射、直接辐射量在时间变化上差异都不明显；太阳直接辐射量有４／５的地区在显著减减少；太阳总辐射量几乎各地都在减少，这种减少趋势大致从１９７８年开始，并且用太阳辐射倾向率的形式概括出３种太阳辐射量季节变化类型。 相似文献
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现有的神经网络模拟太阳辐射的模型很少考虑云、气溶胶、水汽对太阳辐射的影响,采用MODIS提供的气溶胶、云、水汽高空大气遥感产品和常规气象数据,输入LM（Levenberg-Marquardt）算法优化后的BP（Back-Propagation）神经网络模型（简称LM-BP）模拟了和田、西宁、固原、延安4个辐射站点的太阳辐射月均值。验证结果表明：神经网络模型中加入气溶胶、云、水汽之后,4个辐射站点的
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塔克拉玛干沙漠腹地总辐射变化特征及影响因子分析 总被引：5，自引：4，他引：1
利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测站(塔中站)直接探测的总辐射资料,对流动沙漠区近地层总辐射的变化特征及影响因子进行了分析。结果表明:总辐射的连续日变化对天气现象有不同程度的反映,天气现象较少的1月逐日总辐射上下变动的离散度较小,4月最大;1月、4月、8月、10月总辐射的平均日变化曲线皆呈正态分布,与同纬度地区比较,其年变幅较小;总辐射瞬时最大值为1 182.6 W·m-2,未超过太阳常数。总辐射随总云量增多而降低,且其在碧空最大,高、中、低云时逐渐降低,阴天Ci、Ac、Sc和Cb的平均总辐射约比晴天时分别减少5%、27%、51%和59%;沙尘使总辐射降低较为显著,风沙季节总辐射日变化与地面风速日变化对应,且主要受控于湍流作用,最大值出现与热力湍流和地面风力有关。 相似文献
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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 总被引：3，自引：2，他引：1
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入射短波辐射模型,模型采用简化的辐射传输参数化方案和NCEP/NCAR资料相结合的方法,并成功应用于黑河流域2002年度每小时、1 km×1 km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,西水实测总辐射与计算总辐射的R2＝0.71,而临泽和额济纳旗R2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间尺度的不一致也部分造成山区计算效果较差。 相似文献
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Improving solar radiation models is critical for supporting the increase in solar energy usage and modeling ecosystem dynamics. However, coarse spatial resolutions of solar radiation models overlook the impacts resulting from spatial variability of clouds at meso- and micro-scales. To address this problem, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) cloud climatology developed by the National Severe Storms Laboratory was used to relate cloudiness to surface solar radiation observations. We developed a linear regression model between the surface solar radiation and MODIS cloud climatology and used the model to estimate average radiation across Oklahoma. Furthermore, the study compared the average error and coefficient of determination to measured ground radiation. Error analysis of the regression model showed that the differences between observed radiation and estimated radiation were spatially autocorrelated for the Aqua MODIS satellite scan. This suggests cloudiness alone is not sufficient to predict surface solar radiation. This study found that simple cloud datasets alone can account for approximately 50% of the variation in observed solar radiation at 250-m spatial resolution, but additional datasets such as optical depth, elevation, and slope are needed to accurately explain spatial distributions of incoming shortwave radiation. 相似文献
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利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年在甘肃金塔不同下垫面的观测资料,对绿洲、戈壁和沙漠不同下垫面夏季辐射和地表能量收支及闭合特征进行了全面的时空对比分析,结果表明:(1)不同下垫面太阳向下短波辐射没有明显差距,地面短波向上辐射差别较大,大气长波向下辐射变化较小,地表长波辐射差异显著.另外,地表吸收辐射戈壁沙漠日变化较绿洲显著.(2)沙漠与戈壁各通量特征相似,而与绿洲上的有很大差异.(3)能量通量测量存在明显的不确定性:影响能量通量不闭合的原因,主要是超声和土壤热通量的测量误差. 相似文献