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中国地表太阳辐射再分析数据与观测的比较

王丹 盛立芳 石广玉 车慧正

王丹, 盛立芳, 石广玉, 等. 中国地表太阳辐射再分析数据与观测的比较. 应用气象学报, 2012, 23(6): 729-738..
引用本文: 王丹, 盛立芳, 石广玉, 等. 中国地表太阳辐射再分析数据与观测的比较. 应用气象学报, 2012, 23(6): 729-738.
Wang Dan, Sheng Lifang, Shi Guangyu, et al. Comparison of surface solar radiation reanalysis data and observations over China. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(6): 729-738.
Citation: Wang Dan, Sheng Lifang, Shi Guangyu, et al. Comparison of surface solar radiation reanalysis data and observations over China. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(6): 729-738.

中国地表太阳辐射再分析数据与观测的比较

资助项目: 

国家908专项 908-ZC-1-01

详细信息
    通信作者:

    王丹, E-mail: kaikouhe@163.com

Comparison of Surface Solar Radiation Reanalysis Data and Observations over China

  • 摘要: 利用我国地表太阳辐射台站资料和海上观测资料与同期的NCEP/NCAR, NCEP/CFSR再分析资料进行比较,检验再分析资料是否能够反映中国地区的太阳辐射特征。结果表明:1979年之前NCEP/NCAR太阳辐射资料的可信度较低,存在虚假的明显上升趋势,1979年之后两套再分析资料的可信度均较高,在我国东部和低纬度地区的可信度好于西部和高纬度地区;由逐6 h再分析数据直接计算得到的逐日太阳辐射比实际观测偏低,剔除太阳辐射为零的情况计算逐日资料更合理。在大陆地区,NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料与台站太阳辐射资料的1979—2009年共31年平均误差分别为10.37 W·m-2和-42.68 W·m-2,误差的标准差分别为12.31 W·m-2和4.19 W·m-2;在海洋区域,NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料与海上观测太阳辐射资料的平均误差分别为-161.19 W·m-2和-179.66 W·m-2,误差的标准差分别为37.07 W·m-2和35.36 W·m-2。与大陆台站资料相比,海上观测与再分析资料的误差偏大,这可能与海上观测资料较少,限制了NCEP模式的评估和改进有关。
  • 图  1  气象观测站点分布图 (■所示站点是云量、降水、相对湿度、风速、日照时数等资料缺测的台站),

    (a) 大陆地区站点分布, (b) 海上观测区块划分及邻近陆上站点分布

    Fig. 1  Distribution of meteorological observation stations (■ denotes the station has no observation of cloud, precipitation, relative humidity, wind speed and sunshine duration) (a) distribution of stations in Chinese Mainland, (b) marine observation areas and land stations close to them

    图  2  1979—2009年NCEP/NCAR (a)、NCEP/CFSR (b)、RE-NCEP/NCAR (c)、RE-NCEP/CFSR (d) 再分析资料与台站资料 (e) 的太阳辐射空间分布

    Fig. 2  Spatial distribution of solar radiation from datasets of NCEP/NCAR (a), NCEP/CFSR (b), RE-NCEP/NCAR (c), RE-NCEP/CFSR (d) and station observations (e) from 1979 to 2009

    图  3  1979—2009年RE-NCEP/NCAR (a) 及RE-NCEP/CFSR (b) 与台站资料的相对误差 (等值线,单位:%) 和相关分布 (阴影)

    Fig. 3  Relative errors (contour, unit: %) and correlation coefficient (shaded) between observations and RE-NCEP/NCAR (a), RE-NCEP/CFSR (b) reanalysis data from 1979 to 2009

    图  4  大陆地区1963—2009年太阳辐射的长期变化 (a) 和1979—2009年太阳辐射逐月变化 (b)

    Fig. 4  Long-term variations of solar radiation in Chinese Mainland from 1963 to 2009(a) and monthly variations of solar radiation in Chinese Mainland from 1979 to 2009(b)

    图  5  海上太阳辐射资料的比较

    (a) 太阳辐射海上观测与邻近陆上站点资料的相关系数,(b) 太阳辐射海上观测资料与邻近陆上站点资料、RE-NCEP/NCAR和RE-NCEP/CFSR资料调查区块平均值的比较

    Fig. 5  Comparison of several solar radiation data sets over sea

    (a) correlation of solar radiation between marine observations and land stations close to the sea, (b) comparison of regional average of solar radiation between marine observations and land stations close to the sea, RE-NCEP/NCAR and RE-NCEP/CFSR reanalysis data

    表  1  再分析资料与台站资料绝对误差统计表

    Table  1  Statistics of absolute errors between reanalysis data and observations

    资料集 最大值/(W·m-2) 最小值/(W·m-2) 平均值/(W·m-2) 标准差/(W·m-2) 样本数
    NCEP/NCAR -108.22 -64.89 -81.60 11.95 15134
    NCEP/CFSR -123.18 -104.91 -113.51 4.49 316727
    RE-NCEP/NCAR 26.42 -17.87 10.37 12.31 15134
    RE-NCEP/CFSR -51.76 -35.17 -42.68 4.19 316727
     注:绝对误差的计算以台站资料为标准。
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    表  2  再分析资料与海上观测资料的绝对误差统计表 (单位:W·m-2)

    Table  2  Statistics of absolute errors between reanalysis data and marine observations (unit: W·m-2)

    资料 最大值 最小值 平均值 标准差
    NCEP/NCAR -255.60 -132.58 -205.89 37.07
    NCEP/CFSR -273.79 -145.24 -219.75 38.88
    RE-NCEP/NCAR -207.67 -91.13 -161.19 35.36
    RE-NCEP/CFSR -231.93 -108.00 -179.66 37.30
     注:绝对误差的计算以海上辐射观测资料为标准。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-13
  • 修回日期:  2012-09-18
  • 刊出日期:  2012-12-31

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