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本文首先利用中国地区122个辐射观测站的观测数据分析了中国地区地面太阳辐射的空间分布特征;然后选取其中时间序列超过40年的55个站点,基于这些站点资料对中国地区1961-2008年地面太阳辐射的长期变化趋势和总辐射变化趋势的空间分布特征以及平均气温、最高气温、最低气温和气温日较差的时空分布特征进行了研究,并讨论了地面太阳总辐射对气温的影响和地面太阳总辐射与气温日较差之间的相关关系以及这种相关性在各个季节的差异;最后针对华北和华东地区具体讨论了造成地面太阳总辐射这种长期变化的原因并进行了对比研究。主要结果如下:
(1)中国地区地面太阳总辐射和直接辐射除青藏高原和四川盆地外,自东向西逐渐增加;散射辐射呈现出东高西低,南高北低的分布特征。
(2)55个站平均的地面太阳总辐射在1961-1989年呈现出明显减少趋势,平均气温缓慢升高,最高气温略有降低,最低气温明显升高,气温日较差呈快速下降趋势,到达地面的太阳辐射能量的减少抵消了部分由温室气体增加造成的气温升高;1990-2008年总辐射呈增加趋势,平均气温快速升高,最高气温也呈增加趋势,增加速度接近最低气温的增加速度,气温日较差变为缓慢减小,总辐射对气温升高的抵消作用消失,甚至会加速气温的升高。但是就1961-2008年整个时段而言,温室气体增温效应仍是气温增加的主要驱动力。在过去48年中,温室气体辐射强迫造成的气温增加可能高于0.31℃/10yr,但是低于0.46℃/10yr。
(3)地面太阳总辐射与气温日较差之间有很好的相关性,两者的相关系数和线性回归直线的斜率均在冬季最大,55个站平均的地面太阳总辐射在冬季对气温日较差的影响最大。所有天情况下,有大约一半站点的地面太阳总辐射和气温日较差在冬季的相关性最好;在晴天情况下,位于东南沿海和川黔一带由于水汽作用造成冬季相关最好的现象消失,但是位于新疆、甘肃、青海一带以及东北地区的站点仍是冬季相关系数最高。
(4)华北地区地面太阳总辐射的变化在1999年前与全国平均相似,不同的是在2000年后又有下降的迹象。云和气溶胶是造成这种变化的主要因素,水汽也有一定的贡献;在1961-1989年气溶胶是主要影响因子,在1990年后云量与总辐射的相关性更好。相对于1990-1999年间气温日较差的变化趋势,2000-2008年气温日较差的下降趋势又开始明显,说明2000-2008年到达地面的太阳辐射能量的减少又开始对温室气体增加造成的气温升高有部分抵消作用。
(5)华东地区地面太阳总辐射的变化趋势与华北地区的区别在于,总辐射在2000-2008年呈上升趋势,而其变化原因与华北地区的最大区别在于,云量在1961-1989年与地面太阳总辐射的变化也相符。