辐射衰减及云对太阳辐射的影响分析

云对太阳辐射的衰减作用包含了直接辐射影响和散射辐射影响两部分，依据云图长期监测样本，可以将云图分为晴空、透光薄云和蔽光云三类。由云量差异和云种类的像素差异可以分析云对太阳辐射的衰减作用。基于长期的辐射数据和云图监测样本，对直接辐射无遮挡、薄云遮挡以及蔽光云遮挡三种情况分别统计总辐射衰减率，建立云辐射衰减模型。

总辐射衰减率DGHI定义见式（6-58）：

式中　GHIreal——实测水平面总辐射强度；

GHIclear——晴空状态水平面总辐射强度。

实测水平面总辐射强度由地面总辐射计测量得到，晴空水平面总辐射根据大气层外辐射和大气质量计算得到。

晴空辐射模型见式（6-59）

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式中　ITOA——大气层外太阳辐射强度；

a，b，c——统计拟合参数。

太阳遮挡状态通过对云图中太阳所处位置附近区域的像素类型进行判断，图像中太阳中心位置可根据天顶角和方位角的计算得到。一般以太阳中心为圆心，半径为80（像素点数）的圆作为判断区域，统计区域内出现次数最多的像素类型作为云图拍摄时刻的太阳遮挡状态，即无遮挡、薄云遮挡以及蔽光云遮挡。按照太阳遮挡状态分类，对每一类状态对应时刻的水平面总辐射衰减率进行平均，即为该遮挡状态的云-辐射衰减率。

应用以上方法，在预知得到太阳遮挡状态时，即可由大气层顶太阳辐射强度和云辐射衰减率，根据式（6-58）计算出未来某时刻水平面总辐射强度。

图6-20　预测与实测水平面总辐射对比

图6-20为预测与实测水平面总辐射对比。总体上，基于云团轨迹分析的总辐射预测具有较好的效果，对14：00前后总辐射的连续性快速波动取得了较为理想的预测效果，说明该算法对于持续时间较长、形态稳定性较强的云团具有较好的预报能力；对于生命周期极短、生消快速的云团，预测效果尚不够理想。