塔克拉玛干沙漠北缘绿洲-荒漠过渡带辐射特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00032

摘要/Abstract

摘要：

利用塔克拉玛干沙漠北缘绿洲-荒漠过渡带肖塘地区2018年直接观测辐射资料，对该地区的直接辐射、散射辐射和总辐射进行分析。结果表明：散射辐射和总辐射年曝辐量分别为3 323.8、5 781.8 MJ·m^-2；散射辐射月曝辐量最大在5月，最小在12月；总辐射月曝辐量最大在7月，最小在12月。直接辐射夏季>秋季>春季>冬季；散射辐射春季>夏季>秋季>冬季；总辐射夏季>春季>秋季>冬季。晴天日变化表现为早晚小，中午大；沙尘暴天散射辐射值增加到与总辐射基本一致，直接辐射衰减最为明显。肖塘地区夏季太阳高度角74°，冬季太阳高度角42°。地面有积雪时，相比较于晴天散射辐射增加47.5%。

关键词: 绿洲-荒漠过渡带, 塔克拉玛干沙漠, 直接辐射, 散射辐射, 总辐射

Abstract:

In this paper, The direct radiation, diffuse radiation and total radiation in the north margin of Taklimakan desert were analyzed based on the radiation data observed directly in the oase-desert transition zone of Xiaotang area in 2018. The results show that the diffuse radiation and the total annual radiation exposure were 3 323.8 and 5 781.8 MJ·m^-2, respectively. The maximum radiation exposure was in May and the minimum was in December. The total monthly radiation exposure was the largest in July and the smallest in December. Direct radiation: summer > autumn>spring>winter; Diffuse radiation: spring>summer>autumn>winter; Total radiation: summer>spring>autumn>winter. The daily variation of sunny days was small in the morning and evening, and large at noon. In sandstorm days, the value of diffuse radiation increased to be consistent with the total radiation, and the direct radiation attenuation was the most obvious. In Xiaotang area, the solar altitude Angle was 74° in summer and 42° in winter. When there was snow on the ground, the diffuse radiation increases by 47.5% compared with that in sunny days.

Key words: oasis-desert transition zone, Takliamakan Desert, direct radiation, diffuse radiation, total radiation

中图分类号:

P422

周洒洒, 何清, 金莉莉, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠北缘绿洲-荒漠过渡带辐射特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 43-51.

Sasa Zhou, Qing He, Lili Jin, Jiantao Zhang. Radiation characteristics of the oasis-desert transition zone in the northern margin of the Taklimakan Desert: a case study of Xiaotang[J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(4): 43-51.

图/表 9

图1 肖塘观测站地理位置示意图

Fig.1 Geographical location of Xiaotang observation station

图2 总辐射和散射辐射年内变化

Fig.2 Annual change of total radiation and diffuse radiation

表1 肖塘散射辐射、总辐射最大月曝辐量与其他地区对比

Table 1 Comparison of diffuse radiation and total radiation monthly exposure in Xiaotang with other regions

	散射辐射/（MJ·m^-2）	总辐射/（ MJ·m^-2）	资料来源
肖塘	5月大（455.7）; 12月小（133.6）	7月大（679.8）; 12月小（242.4）	本文
塔中	8月大（468.33）; 12月小（120.0）	6月大（768.7）; 12月小（297.6）	[15]
青藏高原	4月大（331.0）		[16]
格尔木地区	5月大（333.32）		[17]
黑河地区	5、6、7月大；（247~259）; 12、1月小（52~66）	6月大（631.7）; 12月小(123.4)	[23]
塔克拉玛干沙漠满西一井	4月大（347）		[24]
黑河鼎新绿洲		7月大（737.3）; 12月小（279.8）	[25]
塔克拉玛干沙漠哈德站		7月大（686.8）; 12月小（228.1）	[26]
千烟舟通量观测站	7月大（318.7）	7月大（633.8）	[27]

图3 直接辐射、散射辐射和总辐射季节特征

Fig.3 Seasonal variation of direct radiation, diffuse radiation and total radiation

表2 肖塘散射辐射和总辐射相关量与其他地区对比

Table 2 Comparison of diffuse radiation and total radiation in Xiaotang correlation with other regions

地区	散射辐射（日曝辐量)/(MJ·m^-2）				地区	总辐射（日峰值)/(W·m^-2）
地区	春季	夏季	秋季	冬季	地区	春季	夏季	秋季	冬季
肖塘	13.1	11.4	6.1	4.5	肖塘	657.9	729.4	627.0	439.8
格尔木地区	4.11	3.25	1.74	1.51	塔中	756.8	843.8	678.5	513.6
青藏高原		11.2		5.4	哈德	663.1	725.4	567.0	482.9
塔中（晴天）	12.0	16.1	5.2	4.4	鼎新戈壁	759	828	664	521

图4 典型天气直接辐射、散射辐射和总辐射日内变化

Fig.4 Typical synoptic diurnal variations of direct radiation, diffuse radiation and total radiation

图5 2018年5月12—15日不同天气下的总辐射直接辐射、散射辐射和总辐射的变化

Fig.5 The variation of global radiation, diffuse radiation and direct radiation in clear and sand blown weather from 12 May to 15 May, 2018

图6 散射辐射随太阳高度角的变化

Fig.6 Variation of diffuse radiation with solar altitude Angle

图7 不同下垫面的散射辐射的日变化曲线

Fig.7 Diurnal variation curve of diffuse radiation from different underlying surfaces

参考文献 33

1	杨兴国,马鹏里,王润元,等.陇中黄土高原夏季地表辐射特征分析[J].中国沙漠,2005,25(1):57-64.
2	周淑贞,等.气象学与气候学[M].北京:高等教育出版社, 1997.
3	赵东,罗勇,高歌,等.我国近50年来太阳直接辐射资源基本特征及其变化[J].太阳能学报,2009,30(7):946-952.
4	杨兴华,李红军,何清,等.塔克拉玛干沙漠荒漠过渡带春季风沙活动特征:以肖塘为例[J].中国沙漠,2012,32(4):915-920.
5	马明杰,杨兴华,何清,等.塔克拉玛干荒漠-绿洲过渡带尘卷风活动特征:以肖塘为例[J].中国沙漠,2019,39(2):115-121.
6	马金玉,梁宏,罗勇,等.中国近50年太阳直接辐射和散射辐射变化趋势特征[J].物理学报,2011,60(6):853-866.
7	Beer J,Mende W,Stellmacher R.The role of the sun in climatic forcing[J].Quaternary Science Reviews,2000,19(1/5):403-415.
8	邱宗旭,杨琳,李兴荣,等.从辐射强度变化分析深圳太阳辐射气象条件[J].太阳能学报,2019,40(3):724-732.
9	陈志华,石广玉,车慧正.近40 a来新疆地区太阳辐射状况研究[J].干旱区地理,2005,28(6):734-739.
10	殷代英,屈建军,余晔,等.敦煌湖泊湿地生态系统地表辐射平衡特征[J].中国沙漠,2018,38(1):172-181.
11	金莉莉,李振杰,何清,等.CoLM模式对塔克拉玛干沙漠北缘陆面过程模拟评估及修正[J].中国沙漠,2018,38(6):1287-1302.
12	Shen Y B,Zhao Z C,Shi G Y.The newly research of change rule,influence factor and probable climatic effects of surface radiation [J].Earth Science Advances,2008,23(9):915-923.
13	越昆.大气气溶胶光学厚度对长三角地区太阳辐射的影响[D].南京:南京信息工程大学,2016.
14	李江风.塔克拉玛干沙漠和周边山区天气气候[M].北京:科学出版社,2003.
15	买买提艾力·买买提依明,缪启龙,金莉莉,等.塔克拉玛干沙漠腹地散射辐射特征[J].中国沙漠,2013,33(5):1492-1500.
16	乔艳丽,古松,唐艳鸿,等.青藏高原的散射辐射特征[J].南开大学学报(自然科学版),2008,54(3):69-78.
17	张占峰,张焕平,金惠瑛,等.格尔木地区散射辐射变化特征[J].气象科技,2015,43(2):270-275.
18	买买提艾力·买买提依明,缪启龙,王延慧,等.塔克拉玛干沙漠北缘过渡带紫外辐射和总辐射特征[J].中国沙漠,2013,33(6):1816-1823.
19	赵佳伟,何清,金莉莉,等.塔克拉玛干沙漠腹地秋季陆面过程特征[J].中国沙漠,2019,39(4):159-167.
20	王延慧,史玉光,买买提艾力·买买提依明,等.塔克拉玛干沙漠北缘辐射分量特征[J].中国沙漠,2013,33(6):1824-1831.
21	张文斌,买买提艾力·买买提依明,何清,等.塔克拉玛干沙漠不同区域土壤热通量比较[J].沙漠与绿洲气象,2016,10(2):57-62.
22	杜尧东,毛慧琴,刘爱君,等.广东省太阳总辐射的气候学计算及其分布特征[J].资源科学,2003,25(6):66-70.
23	邱海龙.黑河地区辐射气候特征及辐射资源分析[J].黑龙江气象,1996,13(2):9-14.
24	何清,徐俊荣.塔克拉玛干沙漠散射辐射观测研究[J].干旱区地理,1996,19(4):38-44.
25	王慧,胡泽勇,李栋梁,等.黑河地区鼎新戈壁与绿洲和沙漠下垫面地表辐射平衡气候学特征的对比分析[J].冰川冻土,2009,31(3):464-473.
26	金莉莉,何清,李振杰,等.塔克拉玛干沙漠不同下垫面太阳总辐射比较[J].中国沙漠,2014,34(2):498-506.
27	韩佳音,李胜功,张雷明,等.江西千烟洲地区散射辐射的模拟与验证[J].应用生态学报,2015,26(10):2991-2999.
28	Ei-Sebaii A A,Trabea A A.Estimation of goble solar radiation on horizontal surface over Egypt[J]. Egypt Journal of Solids,2005,28(1):163-175.
29	Al-Mohamad A.Global,direct and diffuse solar-radiation in Syria[J].Applied Energy,2004,79(2):191-200.
30	Ei-Sebaii A A,AI-Hazmi F S,AI-Ghamdi A A,et al.Global,direct and diffuse solar-radiation on horizontal and tited surfaces in Jeddah,Saudi Arabia[J].Applied Energy,2010,87(2):568-576.
31	杨阳,杨帆,买买提艾力·买买提依明,等.塔克拉玛干沙漠塔中与巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射特征对比[J].中国沙漠,2018,38(5):1068-1077.
32	中国气象局.气象辐射观测方法[M].北京:气象出版社,1996:123.
33	买买提艾力·买买提依明,金莉莉,李振杰，等.2007—2011年塔克拉玛干沙漠腹地太阳辐射观测研究[J].气候变化研究进展,2014,10(2):87-94.

[1]	朱宾宾, 孙双红, 李艳红, 张红蕾, 景璐, 王立军, 曹伟. 呼伦贝尔沙地紫外辐射和太阳总辐射特征[J]. 中国沙漠, 2021, 41(1): 111-118.
[2]	张建涛, 王敏仲, 何清, 潘红林, 孟露, 王延慧. 塔克拉玛干沙漠腹地夏季夜间低空急流变化特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(5): 89-100.
[3]	赵佳伟, 何清, 金莉莉, 李振杰, 买买提艾力·买买提依明, 张建涛, 艾克代·沙拉木. 塔克拉玛干沙漠腹地起伏地形近地层微气象特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(2): 144-155.
[4]	李爱敏, 韩致文. 新月形沙丘形态参数与移动速度的关系[J]. 中国沙漠, 2020, 40(1): 29-40.
[5]	金莉莉, 李振杰, 何清, 买买提艾力·买买提依明, 霍文, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠北缘夏季典型晴天近地层湍流能谱特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(6): 1-12.
[6]	赵佳伟, 何清, 金莉莉, 李振杰, 买买提艾力·买买提依明, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠腹地秋季陆面过程特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 159-167.
[7]	周雪英, 贾健, 刘国强, 王芳, 仇会民, 孙怀琴. 1997—2017年塔克拉玛干沙漠腹地降水特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(1): 187-194.
[8]	王敏仲, 徐洪雄, 王寅钧, 买买提艾力·买买提依明, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠夏季晴空对流边界层大涡模拟[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1275-1286.
[9]	金莉莉, 李振杰, 何清, 刘永强, 买买提艾力·买买提依明, 辛渝. CoLM模式对塔克拉玛干沙漠北缘陆面过程模拟评估及修正[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1287-1302.
[10]	杨阳, 杨帆, 买买提艾力·买买提依明, 杨兴华, 霍文, 周成龙, 何清, 陈帅. 塔克拉玛干沙漠塔中与巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射特征对比[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 1068-1077.
[11]	李爱敏, 韩致文, 钟帅, 郭彩赟. 基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取[J]. 中国沙漠, 2018, 38(3): 484-491.
[12]	彭艳梅, 王舒, 肖高翔, 高磊, 何清, 刘新春. 塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区大气气溶胶散射系数影响因子[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 384-392.
[13]	廖小荷, 何清, 金莉莉, 杨兴华, 买买提艾力·买买提依明, 霍文, 杨帆. 塔克拉玛干沙漠腹地冬季积雪下垫面地表反照率及土壤温湿度变化特征[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 393-400.
[14]	金莉莉, 李振杰, 何清, 霍文, 杨帆, 杨兴华. 塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地中心区域与边缘地带小气候[J]. 中国沙漠, 2017, 37(5): 986-996.
[15]	周成龙, 杨兴华, 霍文, 钟昕洁, 杨帆, 何清. 塔克拉玛干沙漠腹地降水特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(2): 343-348.