甘肃省太阳辐射分布及变化

太阳辐射是地球表面最主要的能源，是地球上一切生命活动所需要的基本能量，也是地球气候形成的基本要素。一个地区太阳辐射量的大小，取决于该地区天文辐射量的多少和大气透明度及云量的高低。

1.太阳总辐射分布

（1）计算公式的确定

甘肃省辐射观测站敦煌、民勤、兰州有60年代初至现在的观测资料，黄羊镇、平凉、天水站有1961～1966年的观测资料。由于甘肃省地形复杂、气候类型多样，仅用这6个站的实测资料不可能分析和了解全省太阳总辐射分布状况。我们采用翁笃鸣提出的计算总辐射公式，间接求得各地的太阳总辐射。其计算公式如下：

Qb=Q0（a+bs1）

式中Qb为达到地面的太阳总辐射；Q0为理想大气中的总辐射；s1为日照百分率；a、b为与大气透明度有关的系数。

用上式对全省6个辐射站季、月的回归方程系数、相关系数和剩余标准差进行计算，计算结果表明，对应的季、月回归方程系数相差不大；季、月回归方程的剩余标准差均很小，在0.010～0.061之间。经检验，季相关系数的信度超过0.001，而月的显著水平较低，大多数的信度不到0.01。季、月的回归方程系数差异不大，按季建立的回归方程系数计算甘肃省各地各月的太阳总辐射。为了检验所建立的经验公式的经度，对上述6个辐射站计算月太阳总辐射计算值与实测值得相对误差，敦煌、民勤、黄羊镇站不超过±4；兰州、平凉、天水站不超过±6%。

过去一般根据自然地理条件和气候类型等，来划分太阳总辐射经验公式的适用范围，这样人为因素较大。为了尽可能减少人为影响，我们用6个辐射站资料分别与各地的日照百分率进行相关分析，按相关系数达到显著水平的区域，结合考虑地形地貌、气候类型等因素，来划分经验公式的适用计算范围。划分的结果是：酒泉地区（酒泉市和玉门市除外）按敦煌经验公式计算；酒泉市和玉门市，武威（民勤除外）、张掖两地区及金昌市，按黄羊镇公式计算；民勤按民勤公式计算；兰州和白银（会宁除外）两市辖区和永靖、东乡，按兰州公式计算；会宁及定西（漳县和岷县除外），平凉、庆阳、临夏（永靖和东乡两县除外）等地（州），按平凉公式计算；漳县和岷县及天水、陇南和甘南等地（州、市），按天水公式计算。

（2）年太阳总辐射的分布

甘肃省年太阳总辐射的空间分布趋势，大致是自东南向西北递增，变化范围在4800～6400 MJ/m2之间（表3-6），最高值与最低值之间相差1500 MJ/m2。年太阳总辐射有两个大于6000 MJ/m2的高值区，一个是金昌至民乐一线以西的河西走廊中、西部，年太阳总辐射高达6000～6400 MJ/m2，仅次于青藏高原（6600～8300 MJ/m2）的年太阳总辐射。另一个是甘南州的西南部，年太阳总辐射达5800～6000 MJ/m2。陇南是全省太阳总辐射最少的地区，年太阳总辐射仅为4800～5200 MJ/m2；中部、陇东及甘南州西北部一般为5200～5800MJ/m2。

表3-6　甘肃省各地年、季太阳总辐射（MJ/m2）

（3）各季太阳总辐射的分布

春季，各地太阳总辐射较冬季迅速增大。河西、甘南高原西南部及定西和临夏两地在1700～1900 MJ/m2之间，白银、兰州两市、陇东、陇南及甘南高原大部分地区为1400～1700 MJ/m2，各地占全年的29%左右。

夏季，太阳高度角最大，日照时间长，是全年中太阳总辐射量最多的季节。河西中、西部为2000～2200 MJ/m2，河西东部、甘南高原、陇中、陇东及陇南北部在1800～1900 MJ/m2之间，陇南南部为1600～1700 MJ/m2，各地占全年的29%～35%。

秋季，太阳高度角变小，日照时间缩短，降水量还较多，各地太阳总辐射量减少到仅占全年的18%～22%，比春季还少。河西和甘南高原在1200～1400 MJ/m2之间，陇中、陇东及陇南为900～1200 MJ/m2。

冬季，是一年中太阳辐射量最小的季节。甘南高原、河西中、东部，陇中的定西和临夏两地（州）冬季太阳总辐射量在1000～1200 MJ/m2之间，河西西部、黄河谷地、陇东及陇南为800～980 MJ/m2。甘南高原和乌鞘岭山区冬季总辐射占全年的19%～23%，其余地区仅占全年的15%～18%。

（4）太阳总辐射的年变化(www.xing528.com)

太阳总辐射的年变化和日照时数年变化大体一致（图3-13）。甘肃省在104°E以西地区，包括河西、兰州和白银两市、临夏和甘南两州，月总辐射量最小值出现在12月；最大值河西和临夏州出现在5月，兰州和白银两市出现在6月，甘南州出现在7月。甘肃省104°E以东地区，包括定西地区、陇东及陇南，月总辐射最小值大多出现在11月；最大值定西地区大致出现在5月，陇南地区成县以北、天水市、平凉和庆阳两地区大致出现在6月，陇南地区南部出现在7～8月。从最小月至最大月总辐射量逐月增大，其中以2～3月增量最大；以后随着降水逐渐增多，云量增加，月总辐射量又逐月减小，其中河西西部9～10月减量最大，其余地区8～9月减量最大。年变化幅度（月最大值与月最小值之差）河西中、西部在400～500 MJ/m2之间；甘南高原和河西东部的南部山区260～290 MJ/m2。

图3-13　甘肃省各地太阳总辐射年变化

2.太阳生理辐射分布

太阳生理辐射（光合有效辐射）是植物在进行光合作用过程中，所吸收的波长为0.38～0.71μm的可见光部分。生理辐射通常根据H.A.叶菲莫娃确定的关系式求得，即

Qp=0.43S+0.57D

式中Qp为生理辐射，S为直接辐射，D为散射辐射。用上式计算敦煌、民勤的生理辐射，并求得生理辐射对总辐射Qb的比值在0.48～0.51之间，很稳定。因此，本文采用下式

Qp=0.49Qb

计算各地的生理辐射。

（1）年太阳生理辐射的分布

太阳生理辐射具有直接的农业生产意义，是主要的光能资源。甘肃省各地年生理辐射值在2350～3140 MJ/m2之间（表3-7），分布趋势为自东南向西北增加。河西年太阳生理辐射在2700～3100 MJ/m2之间，是甘肃省生理辐射最丰富的地区；甘南高原为2800～3000 MJ/m2，是甘肃省年生理辐射的第二个高值区；陇中、陇东为2400～2700 MJ/m2；陇南为2300～2700 MJ/m2。

表3-7　甘肃省各地年、季生理辐射（MJ/m2）

（2）各季太阳生理辐射的分布

春季，全省太阳生理辐射较冬季迅速增多，河西西部在910 MJ/m2左右，其余地区在710～900 MJ/m2之间。

夏季是太阳生理辐射最多的季节，河西西部在1000MJ/m2以上，其余地区在820～980 MJ/m2之间。

秋季，全省太阳生理辐射迅速减少，河西和甘南高原为600～690 MJ/m2，陇中、陇东及陇南在470～590 MJ/m2之间。

冬季，是一年中生理辐射最少的季节。甘南高原和陇南的定西、临夏两地在500～590 MJ/m2之间，河西、陇中的白银、兰州两市，陇东及陇南为400～500 MJ/m2。