基于NASA-POWER數(shù)據(jù)的太陽輻射估算模型.pdf

1、太陽輻射作為地球上一切活動的主要能量來源，是地球氣候形成過程最重要的因子，對地表輻射平衡、能量交換以及天氣氣候的形成都有著決定性的意義。太陽總輻射的準(zhǔn)確獲取不僅對氣候系統(tǒng)輻射強(qiáng)迫評估以及作物生長模擬和產(chǎn)量預(yù)測非常重要，而且也是太陽能系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)和運(yùn)作、能量荷載估計(jì)的必要需求。然而由于太陽輻射觀測站點(diǎn)的缺乏，因此對于太陽輻射的精確估算研究成為熱點(diǎn)。本文利用獲得的88個(gè)站點(diǎn)的地面觀測太陽輻射數(shù)據(jù)和相應(yīng)位置的NASA世界能源預(yù)測(NASA

2、Prediction Of Worldwide Energy Resources，NASA/POWER)項(xiàng)目預(yù)測的空間分辨率為1°×1°的太陽輻射數(shù)據(jù)，建立并驗(yàn)證了基于NASA/POWER太陽輻射數(shù)據(jù)的站點(diǎn)、分區(qū)和中國大陸統(tǒng)一的太陽輻射估算模型。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴在對NASA/POWER數(shù)據(jù)和地面觀測數(shù)據(jù)的比較中發(fā)現(xiàn)，兩組數(shù)據(jù)存在極顯著的正相關(guān)，95％的站點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)都大于0.80，且大部分都在0.9以上，僅5個(gè)站點(diǎn)小于

3、0.80。NASA/POWER的總體平均值為14.88 MJ m-2 d-1，比地面觀測太陽輻射的總平均值高1.02 MJ m-2 d-1。各站點(diǎn)間的差異是介于-2.69 MJ m-2 d-1到1.64MJ m-2 d-1之間的。
　?、撇捎煤唵蔚囊辉€性回歸方法建立了基于NASA/POWER太陽輻射數(shù)據(jù)的站點(diǎn)模型。所有站點(diǎn)模型中，海拉爾站的模型平均偏差(Mean bias error, MBE)和剩余整群系數(shù)(Coefficie

4、nt of residual mass，CRM)均最小，分別為-0.01 MJ m-2 d-1和0。88個(gè)站點(diǎn)中，僅5個(gè)站點(diǎn)的平均相對均方根誤差[Relative root mean squareerror，rRMSE(％)]在30-40％之間，為綿陽、成都、峨眉山、常寧、贛州;有37個(gè)站點(diǎn)的平均rRMSE(％)為10-20％之間，它們大部分都分布在我國北方，包括西藏，青海，甘肅，寧夏，內(nèi)蒙及東北三省等地;46個(gè)站點(diǎn)主要分布在華北、西南

5、地區(qū)，站點(diǎn)模型的平均rRMSE(％)在20-30％之間，表現(xiàn)為一般，但均在可接受范圍內(nèi)。
　?、遣捎米越M織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SOM)聚類分析方法對中國大陸地區(qū)進(jìn)行分區(qū)，得到的5個(gè)太陽輻射區(qū)中，分區(qū)5（主要位于我國西北地區(qū)）的太陽輻射資源最豐富，年平均日太陽輻射量達(dá)16.57 MJ m-2 d-1;其次為分區(qū)4（云貴高原的云南省、四川西部、青海東部和西藏東南部），為15.78 MJ m-2 d-1;分區(qū)1（主要位于我國西南地區(qū)）的太陽輻射資

6、源最為缺乏，還不到9.5 MJ m-2 d-1。對于不同的分區(qū)和整個(gè)中國大陸地區(qū)，通過建立各站點(diǎn)模型系數(shù)和實(shí)際站點(diǎn)地理信息（經(jīng)度、緯度、海拔）或像元地理信息（像元中心經(jīng)度、緯度，像元平均高程）間的相關(guān)性模型而得到基于實(shí)際站點(diǎn)地理信息和基于像元地理信息的區(qū)域估算模型。基于實(shí)際站點(diǎn)地理信息的分區(qū)通式與相應(yīng)的基于像元地理信息的分區(qū)通式在區(qū)域平均值上差異很小，都是分區(qū)3（我國東北和華北地區(qū)）的誤差最低，而大陸統(tǒng)一模型在分區(qū)5的表現(xiàn)最好。與站點(diǎn)模