云南省太阳紫外辐射研究

7387 7543 9018 8431 6584 3781 4014 3884 4321 3792 4618 5925
6. 7 7. 0 8. 1 10. 1 14. 1 17. 6 19. 0 18. 4 16. 5 13. 6 10. 0 7. 6 811. 3 810. 1 810. 0 809. 4 808. 5 807. 7 807. 4 808. 8 811. 7 814. 1 814. 2 813. 1
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云南师范大学学报 (自然科学版) 第 21 卷
N 和O 3 对紫外辐射的强列吸收, 波长小于 0. 3 微米的能量不能到达地球表面。在 0. 3—0. 4 微米波段内 的主要吸收物质量 O 3, 该波段内大气向下散射辐射 D 0△可以写成:
2 云南省紫外直接辐射的研究
根据云南省三十年地面气候资料, 利用前面提到的气候学计算方法, 对云南省昆明、腾冲、景洪三个 地区的紫外直接辐射进行了计算、研究。
根据昆明、腾冲、景洪三个地区三十年的实测地面气候资料, 整理得到如下实测数据。
表 1 昆明累年平均的月直接辐射量、绝对湿度, 气压及修正的地面绝对湿度的实测记录值 T ab. 1 T he va lues of the m on th ly average d irect so la r rad ia tion, ab so lu te hum id ity, a ir p ressu re and co rrectiona l
1 紫外辐射的计算方法
1. 1 紫外辐射的气候学计算 太阳直接辐射中某一波段的能通量 S △Κ和全波段积分通量 S 之比 Γs, 可以用绝对大气质量 m , 订正
的A ng st rom
大气浑浊度系数和订正的地面绝对湿度 e3 三个物理量来表征, 这里 Β3 =
p0 p
Β,
e3 =
p0 p
e,
Β
和 e 分别为 A ng strom 大气浑浊度系数和地面绝对湿度, 它们可分别表征大气的气溶胶含量和水汽含
su rface ab so lu te hum id ity in J inhong
累年平均月直接辐射总量
(ca l cm 2·月) 绝对湿度 e (m bar) 测站气压 p (m bar) 修正的绝对湿度 e3 (m ba r)
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月十二月
6137 7635 7367 7092 7225 4581 4088 4920 6351 5847 4751 5058
14. 8 14. 7 16. 1 19. 3 24. 0 27. 3 27. 6 27. 6 26. 3 23. 5 19. 5 16. 1 951. 8 949. 6 947. 9 945. 9 944. 0 942. 5 942. 1 942. 8 945. 9 950. 1 952. 4 953. 0 15. 8 15. 7 17. 2 20. 7 25. 8 29. 3 29. 7 29. 7 28. 2 25. 1 20. 7 17. 1
浑浊天空散射辐射的理论计算极为复, 一般只能采用经验的计算方法, 由于大气高层的 O 2、N 2、O、
Ξ 收稿日期: 2001- 05- 08 0 基金项目: 国家自然科学基金项目、云南省科委和云南省应用基础研基金项目 作者简介: 刘 滔 (1966- ) , 男, 贵州省毕节市人, 副教授, 从事太阳能应用研究.
A = A e1 2K 1O 3m + A 2e- K 2wm + A 3e- D S B = B e1 2K 1O 3m + B 2e- K 2wm + B 3e- D S 在上面的式了中, Q 为太阳总辐射曝辐量, Q uv 为太阳紫外总辐射曝辐射量, O 3 为大气臭氧总量, N 为云量, D 为太阳散射辐射曝辐射量, S 为水平面太阳直接辐射曝辐射量; w 为整个大气层水汽含量。一 般来讲, 太阳总辐射中大气中主要受空气分子、气溶胶及某些气体特别是水汽等的衰减, 而太阳紫外总 辐射在大气中则主要受到臭氧的吸收和气溶胶的衰减。臭氧是影响太阳紫外总辐射的主要因子, 水汽则 主要影响太阳总辐射, 气溶胶项对二者都有不同程度的影响。
7869 7379 7689 6438 5646 3106 2483 3657 5057 6068 7278 8001
7. 0 7. 5 8. 9 11. 8 16. 1 19. 6 20. 3 20. 2 18. 9 15. 6 10. 7 8. 7 836. 7 835. 7 835. 6 834. 8 832. 9 831. 3 830. 9 831. 7 834. 2 837. 0 838. 1 837. 6
第202011
卷第 6 期 年 11 月
Jou rna l
云南师范大学学报 of Yunnan N o rm a l U
wenku.baidu.com
n iversity
VNo
l. 21 o v.
N o. 6 2001
云 南 省 太 阳 紫 外 辐 射 研 究Ξ
刘 滔1, 李云苍1, 刘群生1, 王 斌2, 黄瑞卿3
项可用 e2K 2wm 表示, 其中 K 2 表示水汽对太阳总辐射 (Κ= 0. 70Λm - 2. 845Λm ) 的平均吸收系数, 用实测 资料得到如下关系式[2- 3 ]。
Q uv Q = A co sZ + B 式中, A 、B 为常数, 并且由臭氧、水汽、气溶胶等因子决定。 具体形式如下:
为了计算以上三个地区的每月定时观测时刻的垂直光线平面上的平均直接辐射通量 S , 我们根据 k lein 的推荐, 选用表 4 中的日期为各月的代表日, 观测时刻定为据正午 1 2 小时。根据各观测站点的纬 度及实测资料我们计算各代表日的时长N (小时) , 观测时刻的高度角 Α(度) , 平均直接辐射量S , 并根据 气候学计算方法, 计算了平均紫外辐射通量 S △, 直接辐射中紫外辐射的比例 ΓS。见表 5、6、7。
8. 4 8. 8 10. 1 12. 6 17. 7 22. 1 23. 8 23. 1 20. 6 16. 9 12. 4 9. 5
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第 6 期 刘 滔等: 云南省太阳紫外辐射研究
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表 2 腾冲累年平均的月直接辐射量、绝对湿度, 气压及修正的绝对湿度的实测值 T ab. 2 T he va lues of the m on th ly average d irect so la r rad ia tion, ab so lu te hum id ity, a ir p ressu re and co rrectiona l
D 0△ = Ε(S △ (O 3) - S 0△) sinh
式中 S △ (O 3) 是 0. 3—0. 4 微米波段内径 O 3 吸收后的太阳直接辐射, 它没有经受大气分子和气溶胶的 散射。S 0△ 为晴朗天气下实际到达地面的紫外直辐射, h 为太阳高度。Ε为经验系数, 接近于 0. 5。
按 Bouguer- L am bert 定律, S △ (O 3) 可以写成
8. 5 9. 1 10. 8 14. 3 19. 6 23. 9 24. 8 24. 6 23. 0 18. 9 12. 9 9. 7
表 3 景洪累年平均的月直接辐射量、绝对湿度, 气压及修正的绝对湿度的实测值 T ab. 3 T he va lues of the m on th ly average d irect so la r rad ia tion, ab so lu te hum id ity, a ir p ressu re and co rrectiona l
(1. 云南师范大学太阳能研究所, 云南 昆明 650092; 2. 云南师范大学资环系, 云南 昆明 650092; 3. 云南师范大学物理系, 云南 昆明 650092)
摘 要: 文章根据气候学和统计计算方法提出云南省太阳紫外辐射的计算方法。再结合云南省过去三 十年的气象实测资料, 对云南省的部分地区分别计算了它们的太阳紫外辐射量, 并对其变化规律进行 了研究, 结果表明云南省太阳紫外辐射具有干、湿季的特征。 关 键 词: 太阳能日辐射; 紫外辐射; 云南省; 气候学方法 中图分类号: P 461. 1 P422. 62 文献标识码: A 文章编号: 1007- 9793 (2001) 06- 37- 06
su rface ab so lu te hum id ity in T engchong
累年平均月直接辐射总量
(ca l cm 2·月) 绝对湿度 e (m bar) 测站气压 p (m bar) 修正的绝对湿度 e3 (m ba r)
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月十二月
云南省位于云贵高原, 纬度低、海拔高, 且高原空气清新, 稀薄, 阳光透过率高、太阳紫外辐射强度 大。由于云南省独特的“立体性气候”和特殊的自然地理条件, 云南省的太阳能辐射及紫外辐射资源分布 十分复杂, 有其固有的独特规律。 十分有必要对云南省的太阳紫外辐射规律进行研究, 以满足工农业生 产和太阳能开发利用的需要。
影响到达地面太阳紫外总辐射的主要因子有: (1) 臭氧对太阳紫外总辐射的选择性吸收, 此项用
e2K 1O 3m 表示, 其中 K 1 为臭氧对太阳紫外总辐射 (Κ= 390. 2nm - 434. 2nm ) 的平均吸收系数, K 1 = 3. 23cm - 1, O 3 为垂直气柱内总臭氧含量, 单位 D u, m 为大气质量。(2) 气溶胶对太阳紫外总辐射的散射, 空 气分子的散射以及地表反射率对太阳紫外总辐射的影响, 此项用 e2D S 表示。(3) 水汽的选择性吸收, 此
su rface ab so lu te hum id ity in Kunm ing
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月十二月
累年平均月直接辐射总量
(ca l cm 2·月) 绝对湿度 e (m bar) 测站气压 p (m bar) 修正的绝对湿度 e3 (m ba r)
S ∃ (O 3) =
∫ Κ R 0
R
2
0. 4
I Κe- d K Κlm h
0. 3
式中, R 0 和 R 分别为平均和实际的用地距离, I Κ 是大气外界波长为 Κ的太阳光谱辐照, K Κ 为 O 3 吸收系 数, l 为臭氧层厚度 (厘米) , m h 为相对大气质量。
紫外总辐射的计算为:
Q 0∃ = S 0∃ sinh + D 0∃ = [ Ε(S 0 (O 3) ) + (1 - Ε) S 0∃ ] sinh 1. 2 太阳紫外总辐射统计计算方法
太阳紫外辐射对人类健康、生态环境有重大的影响, 大气臭氧层吸收了太阳紫外辐射的 70%～ 80% , 构成了对地球生态系统的一个天然保护层。但由于环境污染, 大气层中臭氧总量的减少, 将导致到 达地面太阳紫外辐射的增加, 给地球上的生命和生态环境带来极大的威胁。近年来在极地连续观测到平 流层臭氧空洞, 并不断扩、加深。 各地的观测也显示臭氧层有削弱变薄的趋势。 其直接的后果是太阳紫 外辐射大大增加, 对生物的杀伤和对人类健康也大大增加。在农业方面太阳紫外辐射对农作物的生长有 着重要的作用。 在环境应用方面, 由于太阳能光催化处理污水技术取到了极大的进步, 太阳紫外辐射变 成了一种可利用的资源[128 ]。
量。p 0 和 p 为海平面标准大气压和测点气压。用实测的m ·B 3 和 e3 三个物理量, 进行了回归分析, 得到
了紫外直接辐射的气候学计算公式[ 1 ]。
lgS ∃ = a + blgS
lgΓS =
lg
S∃ S
=
a+
(b -
1) lgS
经验系数 a 和 b 与 e3 有关, 满足下列关系式。
a = 0. 235lge3 21. 839, b = 3. 45220. 0102e3