郝宏蕾1 郝宏飞2 辜永强2
（1.喀什地区气象局，新疆 喀什844000 2.巴楚县气象局 新疆 巴楚 843800）
摘要: 本文利用喀什国家基准站2001年-2019年太阳辐射观测资料，分析近 19a来喀什地区太阳直接辐射和散射辐射的年际、季节等变化特征，结果显示：（1）近19a来喀什地区太阳直接辐射和散射均呈显著上升趋势，其中直接辐射年均值为4540.5 MJ/ m2，其线性倾向率为369.5 MJ/ m2·10a，且通过了a=0.05的显著性检验；散射辐射年平均值为2590.57MJ/ m2，以186MJ/ m2·10a的速率递增。2）直接辐射和散射辐射具有明显的季节变化，其中夏季直接辐射最高，为1712.7 MJ/ m2、秋季多于春季，冬季最少；散射辐射是春季最多，为847.14 MJ/ m2，夏季其之，最低值出现在冬季。
关键词：太阳辐射；直接辐射;散射辐射；变化特征
引言
太阳辐射是天气、气候形成和演变的基本动力[1]，是地球表面能量平衡的重要成分，是地面生态系统的基本能量来源，同时也是植物光合作用、蒸腾作用、土壤蒸发等陆面过程的主要驱动因子［2－3］。太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射，另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射，被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这一部分称为散射辐射。国内外学者对地面太阳辐射的变化趋势进行了大量研究，发现到达地面的太阳辐射随时间的变化并不稳定，研究表明，20世纪50-80年代，全球大部分地区地面总辐射和直接辐射基本上呈减少趋势，而90年代后，部分地区有所回升[4-5]，这就是所谓的地球“变暗”和“变亮”。自工业革命以来,日趋严重的大气污染、气溶胶粒子增加等环境问题给直接辐射和散射辐射带来很大影响，已引起国内外学者的高度重视。
本文将利用喀什基准站太阳辐射观测资料，分析研究本地太阳直接辐射和散射辐射的变化特征及空间分布特点，这对充分利用本地太阳能资源、农业生产及种植区划有重要的指导作用。
1 资料及方法
1.1测站基本情况与资料
喀什位于新疆西部，东西宽约750公里，南北长约535公里，总面积16.2万平方公里。喀什地区属暖温带大陆性干旱气候，空气干燥，降水稀少，
喀什晴天多，光照充足，太阳能资源丰富，具有得天独厚的气候资源优势。
利用喀什国家基准站2001-2019年逐月太阳辐射观测资料，喀什国家基准站为一级辐射站，该站于2014年迁站至喀什市疏附县栏干乡10村6组（东经75°45′北纬 39°29′，场地海拔高度为1385.6m）。其周边下垫面及各项指标的发展趋势与喀什地区一致，能够客观地代表喀什地区的太阳辐射变化特征。对个别缺测数据，采用年均值代替。
1.2研究方法
采用线性趋势分析、相关分析，使用F检验对其变化率进行显著性检验，使用Pearson相关系数法进行各分量之间的相关分析。
2结果与分析
2.1近19a喀什地区太阳辐射年演变趋势
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图1 2001-2019年喀什地区直接辐射特征的历年变化
从图1可看出，近19a来，太阳直接辐射总体呈上升趋势，年平均值为4540.50 MJ/ m2，最高值为5687.7 MJ/ m2，出现在2017年；最小值为3765.54 MJ/ m2，出现在2005年，其线性倾向率为369.5 MJ/ m2·10a，且通过了a=0.05的显著性检验。虽然直接辐射总体呈上升趋势，但也存在年际波动，其中2001-2005年，直接辐射呈波动下降趋势，且在2005下降到谷值；2006-2019年呈波动上升趋势，于2017年出现最大峰值。
喀什地区近19a直接辐射呈明显上升趋势，这与喀什地区地广人稀，工业污染相对较少有直接的关系。这也与全球“变亮”的结论基本一致。
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图2 2001-2019年喀什地区散射辐射特征的历年变化
如图2所示，近19a散射辐射呈显著上升趋势，年平均值为2590.57MJ/ m2，以186MJ/ m2·10a的速率增长。这和近年来全国大部分城市散射辐射上升的趋势是一致的[6-7]。人类活动产生的气溶胶[8]增多，大气透明度下降；加上该地区多风沙天气以及随着喀什城市化发展建筑面积的增加造成城市下垫面粗糙度增加，这都是引起散射辐射增加的原因[9]。
2.2近19a喀什地区太阳辐射季演变趋势
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图3 2001-2019年喀什地区散射辐射特征的历年变化
图3为喀什地区不同季节直接辐射、散射辐射季节变化。季节划分为：春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）、冬季（12-翌年2月）。
总体来说，近19 a来，喀什地区直接辐射和散射辐射年、季均呈明显上升趋势，只是上升过程存在季节性差异。直接辐射在夏季变化最剧烈，占全年总辐射量的38％，线性倾向率以119.3 MJ/ m2·10a的速率递增，表明在夏季削弱影响直接辐射的因子是最小的；其次是秋季和春季。散射辐射在春季变化最强，占全年总辐射量的33％，因喀什春季多大风沙尘天气，是造成春季散射辐射最强的主要原因；其次是夏季和秋季。四季中，直接辐射和散射辐射的最低值均出现在冬季。
5 结论
（1）近19a来，喀什地区直接辐射呈波动上升趋势，年平均值为4540.5 MJ/ m2，其线性倾向率为369.5 MJ/ m2·10a，且通过了a=0.05的显著性检验，由此表明喀什地区太阳能资源潜力还是巨大的。
（2）近19a来，喀什地区直接辐射和散射辐射季变化均呈明显上升趋势，只是上升过程存在季节性差异。直接辐射在夏季变化最剧烈，占全年总辐射量的38％，线性倾向率以119.3 MJ/ m2·10a的速率递增，表明在夏季削弱影响直接辐射的因子是最小的；其次是秋季和春季。散射辐射在春季变化最强，占全年总辐射量的33％，因喀什春季多大风沙尘天气，是造成春季散射辐射最强的主要原因；其次是夏季和秋季。四季中，直接辐射和散射辐射的最低值均出现在冬季。
[参考文献]
[1]马金玉, 罗勇, 梁宏, 等. 中国近半个世纪地面太阳总辐射时空变化特征[J]. 自然资源学报, 2012, 27(2): 268-280.
[2]蔡子颖, 郑有飞, 刘建军, 等. 长江三角洲地面太阳辐射变化和相关因素分析[J]. 气象科学, 2009, 29(4): 447-453.
[3]周秀骥，李维亮，罗云峰.中国地区大气气溶胶辐射强迫及区域气候效应的数值模拟[J].大气科学.1998，224（4）:418-427.
[4]林正云, 刘孟珠, 黄燕平. 福州城市发展对太阳辐射的影响 [J]. 太阳能学报, 1997, 18(1): 41-45.
作者简介：郝宏蕾（1980-）女，汉族，山东省人，本科学历，工程师，从事综合观测及服务工作。
基金项目：喀什地区气象局课题（KS202004）资助。