吐哈盆地太阳辐射及影响因素

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00112

摘要/Abstract

摘要：

基于吐哈盆地1994—2023年太阳辐射与其他气象要素观测数据及2000—2023年PM₁₀浓度数据集，采用线性倾向估计和皮尔逊相关分析法，系统研究了多时间尺度太阳辐射变化特征及其影响因素。结果表明：（1）近30 a吐鲁番与哈密站太阳辐射年均值分别为5 449.87 MJ·m^-2和6 146.68 MJ·m^-2，存在显著空间异质性，两地分别呈现下降（2.91 MJ·m^-2·a^-1）和上升（4.45 MJ·m^-2·a^-1）趋势，太阳辐射量极值及出现时间不同，辐射日变化呈单峰型且峰值集中于正午时段。（2）两地气温显著上升（0.09 ℃·a^-1和0.05 ℃·a^-1），年均总云量相对稳定，PM₁₀浓度持续下降（0.11 μg·m^-3·a^-1和0.57 μg·m^-3·a^-1）。（3）太阳辐射季节变化（夏季>春季>秋季>冬季）与塔克拉玛干沙漠等地一致，但日峰值时空分异受太阳高度角年周期变化与地形海拔梯度共同调控。（4）PM₁₀颗粒物通过散射与吸收作用削弱地表太阳辐射，其中吐鲁番站邻近沙尘源以及特殊地理环境影响，PM₁₀浓度持续偏高，是太阳辐射下降的主要因素，哈密站PM₁₀浓度下降快，对其太阳辐射上升贡献显著。

关键词: 吐哈盆地, 太阳辐射, 气象要素, PM₁₀

Abstract:

Based on solar radiation and meteorological observation data （1994-2023） and PM₁₀ concentration data （2000-2023） from the Turpan-Hami Basin， this study systematically investigated the characteristics of multi-time-scale solar radiation variations and their influencing factors using linear trend estimation and Pearson correlation analysis. The results indicate that：（1） Over the past 30 years， the mean annual solar radiation at Turpan and Hami stations was 5 449.87 MJ·m^-2 and 6 146.68 MJ·m^-2， respectively， exhibiting significant spatial heterogeneity. Turpan station showed a significant downward trend （2.91 MJ·m^-2·a^-1）， while Hami station exhibited a significant upward trend （4.45 MJ·m^-2·a^-1）. The occurrence timing and magnitudes of solar radiation extremes differed between the stations. Diurnally， solar radiation displayed a unimodal pattern with peak intensity concentrated around noon. （2） Both stations experienced significant warming trends （0.09 °C·a^-1 and 0.05 °C·a^-1， respectively）， while annual mean total cloud cover remained relatively stable （both approximately 44.33%）. PM₁₀ concentrations demonstrated significant declining trends （-0.11 μg·m^-3·a^-1 and -0.57 μg·m^-3·a^-1， respectively）. （3） The seasonal pattern of solar radiation （summer > spring > autumn > winter） aligned with observations from other arid regions like the Taklimakan Desert. However， the spatiotemporal differentiation of daily peak radiation was jointly regulated by the annual cycle of solar elevation angle and topographic altitude gradients. （4） PM₁₀ particles attenuated surface solar radiation through scattering and absorption processes. The persistently high PM₁₀ concentration near Turpan station， influenced by its proximity to dust sources and specific geographic setting， was the primary factor driving its declining solar radiation trend. Conversely， the faster reduction in PM₁₀ concentration at Hami station significantly contributed to its observed increase in solar radiation.

Key words: Turpan-Hami Basin, solar radiation, meteorological elements, PM₁₀

中图分类号:

P422

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图/表 7

图1 吐鲁番气象站和哈密气象站地理位置示意图注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2024）0650 号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Geographical location of Turpan meteorological station and Hami meteorological station

图2 1994—2023年吐鲁番站与哈密站太阳辐射年际和月际变化特征

Fig.2 Interannual and monthly variations of solar radiation at Turpan and Hami stations （1994-2023）

图3 1994—2023年吐鲁番站与哈密站多年太阳辐射月均值及日变化特征

Fig.3 Multi-year average monthly solar radiation and diurnal variation at Turpan and Hami stations （1994-2023）

图4 1994—2023年吐鲁番站与哈密站气象要素年际变化特征

Fig.4 Interannual variation characteristics of meteorological elements at Turpan and Hami stations （1994-2023）

图5 1994—2023年吐鲁番站与哈密站气象要素月际变化特征

Fig.5 Monthly variation characteristics of meteorological elements at Turpan and Hami stations （1994-2023）

图6 2000—2023年吐鲁番站与哈密站PM10浓度年际和月际变化特征

Fig.6 Interannual and monthly variations of PM10 concentrations at Turpan and Hami stations （2000-2023）

表1 不同地区太阳辐射日峰值 (W·m-2)

Table 1 Peak values of diurnal solar radiation variations in different regions

月份	吐鲁番	哈密	克拉美丽	巴丹吉林沙漠拐子湖	塔克拉玛干沙漠塔中
5	—	849.52	905.7	858. 8	—
6	800.68	—	—	—	—
7	—	—	—	—	822. 4
12	237.0	345.4	316.6	386.5	449.2

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