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到达地表的太阳辐射,是全球变化的一个重要信号,是大气环境优劣的重要指标,了解其变化规律和原因,对认识大气环境和全球变化有特别意义。本文基于统计方法、辐射传输模型和局部实验(郑州、南京),研究我国华东、中南地区地面太阳辐射变化规律,探寻水汽、气溶胶、云等因子对地面太阳辐射的影响,从而为该地区大气环境变化分析提供理论依据。主要结论如下:
观测资料显示,1960-1989年我国华、中南地区地面太阳总辐射呈下降趋势(-10.76W/q[m2·10yr),在20世纪80年代末地面太阳总辐射变化发生逆转,1989-1995年地面太阳总辐射呈上升趋势(32.70W/(ms·10yr),但在1995年后上升趋势并没有持续,地面太阳总辐射变化趋于缓和(0.58W/(m2·10yr))。分析原因,我国华东、中南地区云量由“峰”入“谷”,下降由“快”变“慢”,可能是该区域地面太阳辐射由“暗”变“亮”,再由“亮”变“缓”的一个重要原因。
模型模拟显示,20世纪80年代到21世纪初,我国华东、中南地区晴空由于大气水汽增加,到达地面太阳辐射减少0.55 W/m2;气溶胶光学厚度呈上升趋势(8.8%),但上升趋势减缓,部分区域空气质量改善,气溶胶对地面太阳辐射的减弱作用,并没有持续过去20年迅速增加趋势,地面辐射强迫(绝对值)变化趋于缓和(乡村0.22W/m2、城市0.29W/m2),某些区域甚至出现下降,导致部分站点地面太阳辐射由“暗”变“亮”。
局部实验显示:郑州地区2007年2-9月AOD670nm为0.76±0.20,季节变化夏季最高,秋冬次之,春季最低;地面辐射强迫为-59.26±10.49 W/m2,大气顶辐射强迫(TOA)均值-6.34±5.53 W/m2,使地球降温;南京地区2007年9月-2008年8月AOD500nm为0.64±0.10,波长指数为1.19±0.13。AOD季节变化夏季最高,冬季最低,混浊系数为0.29±0.06,空气质量需要重视。