不同日照情况下太阳日辐射估算方法研究——以江苏为例

作     者：张佩 高苹 谢小萍 拉巴 江旭 陈诗瑶 吴洪颜 ZHANG Pei;GAO Ping;XIE Xiaoping;LA Ba;JIANG Xu;CHEN Shiyao;WU Hongyan

作者机构：江苏省气象局南京210008 拉萨市气象局拉萨850000 美国塔夫茨大学波士顿02155 福建省烟草公司龙岩市公司龙岩364000 

出 版 物：《中国生态农业学报（中英文）》 (Chinese Journal of Eco-Agriculture)

年 卷 期：2022年第30卷第2期

页      面：314-324页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：江苏省“333工程”高层次人才培养科研项目(BRA2019348) 拉萨市科技计划项目(LSKJ202002) 江苏省气象局科技项目(KM201905)资助。 

主　　题：太阳日辐射 日照时数 逐步回归 日照情况 估算模型 

摘      要：太阳辐射是影响农田生态系统碳交换和能量收支等的关键因子。为了准确估算不同日照情况下的太阳日辐射量,更好地开展农田生态系统的相关研究,本文以江苏省为例,利用淮安、吕泗和南京3个辐射观测站2005—2020年逐日气象资料和辐射资料,以逐日日照时数是否为0,将研究样本划分为无日照和有日照两类,梳理了可观测得到的24个气象因子、3个地理因子,通过相关分析确定了不同日照情况下太阳日辐射的高度相关因子;选取3个站2005—2016年奇数年份的逐日资料样本作为建模集,采用基于最小二乘法的逐步回归方式,分别以太阳日辐射(GR)和日大气透明系数(太阳日辐射与天空辐射的比值,GR/SR)作为因变量建立了不同日照情况下的太阳日辐射估算模型;选取3个站2005—2016年偶数年份的逐日资料样本为组间验证集、2017—2020年的逐日资料样本为组外验证集。通过比较模型的拟合效果及其对建模集、组间验证集和组外验证集太阳日辐射的估算效果,最终确定太阳日辐射估算的最佳模型。结果表明:1)无论是在无日照情况还是有日照情况下,太阳日辐射都与各气象因子普遍呈现极显著相关(P0.01)。其中在有日照情况下,太阳日辐射与日照因子呈最强的相关性,而在无日照情况下,太阳日辐射与日最高地表温度表现出最强的相关性,两者之间的相关系数高于其他气温类因子。2)无日照情况下应选择以太阳日辐射为因变量、以日最高地表温度和日露点温度为自变量的估算模型,模型的决定系数R;为0.650,对太阳日辐射的估算准确度接近75%;在有日照情况下选择以日大气透明系数为因变量、以日日照百分率和日日照时数为自变量集的估算模型,模型的决定系数R;可达0.769,对太阳日辐射的估算准确度平均为87.60%。基于该分段估算模型,江苏地区不同日照情况下的太阳日辐射估算准确度平均可达84.71%,异常点占比为2.04%。引入准确的太阳辐射量将利于更好地开展作物生长和产量模拟、土壤水分蒸散估算等研究,最终为农田生态系统的相关研究提供基础。