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西藏当雄地基紫外线指数观测研究

陈树 郑向东 林伟立 张勇 扎西达瓦 祁栋林

陈树, 郑向东, 林伟立, 等. 西藏当雄地基紫外线指数观测研究. 应用气象学报, 2015, 26(4): 482-491. DOI: 10.11898/1001-7313.20150410..
引用本文: 陈树, 郑向东, 林伟立, 等. 西藏当雄地基紫外线指数观测研究. 应用气象学报, 2015, 26(4): 482-491. DOI: 10.11898/1001-7313.20150410.
Chen Shu, Zheng Xiangdong, Lin Weili, et al. Observational study on the ground-based UVI at Dangxiong of Tibet. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(4): 482-491. DOI:  10.11898/1001-7313.20150410.
Citation: Chen Shu, Zheng Xiangdong, Lin Weili, et al. Observational study on the ground-based UVI at Dangxiong of Tibet. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(4): 482-491. DOI:  10.11898/1001-7313.20150410.

西藏当雄地基紫外线指数观测研究

DOI: 10.11898/1001-7313.20150410
资助项目: 

国家自然科学基金项目 40830102

中国气象科学研究院基本科研业务经费重点项目 2013Z005

中国气象科学研究院基本科研业务经费重点项目 2011Z003

国家自然科学基金项目 21177157

详细信息
    通信作者:

    郑向东, email: zhengxd@cams.cma.gov.cn

Observational Study on the Ground-based UVI at Dangxiong of Tibet

  • 摘要: 基于西藏当雄2009年9月—2011年8月地基紫外线指数 (UVI) 观测,结合TUV辐射传输模式分析, 该文检验太阳天顶角、云、臭氧、积雪和气溶胶对UVI的影响。结果显示,影响地面UVI主要因素是太阳天顶角和云。晴天地面UVI可简单用太阳天顶角拟合函数表征;地面UVI的云调制因子总体上随云量增加呈下降趋势,但间隙性、未遮蔽日面的云可增强太阳散射辐射,使云调制因子值平均增加约3%~6%,个别情形达40%。臭氧低谷使当雄UVI比同纬度平原地区增加约12%;冬季短期、浅层积雪使UVI增加16%或更低,也低于模式模拟值 (23%);气溶胶 (光学厚度为0.02~0.1) 对UVI衰减低于3%。因臭氧低谷导致青藏高原臭氧南北分布的差异,相同太阳天顶角下拉萨 (海拔为3650 m) UVI较瓦里关 (海拔为3810 m) 偏高7%~10%。与卫星产品比较表明:OMI卫星UVI产品在当雄、沱沱河、瓦里关和拉萨较地基测值总体偏高65%以上,而晴天则平均分别偏高8.6%,13%,9%和50%。云、地基与卫星像元地理位置差异应是卫星UVI产品偏高的原因。当雄地基UVI测值大于14时,卫星UVI产品反而低3%应与间隙性云有效增强了地面辐射有关。
  • 图  1  当雄地区地面观测UVI总体特征

    Fig. 1  Overview of UVI measured at Dangxiong

    图  2  当雄UVI (10 min平均) 随太阳天顶角的变化

    (a) 所有天气,(b) 晴天

    Fig. 2  UVI (10 min mean) as a function of SZA observed at Dangxiong

    (a) all-sky, (b) cloud-free

    图  3  不同太阳天顶角条件下CMF值随云量变化的统计结果

    Fig. 3  Variations of CMF with changes of cloud amount at different SZAs

    图  4  太阳天顶角接近时但不同云况下UVI日变化比较

    Fig. 4  Comparison of UVI under conditions of different cloud coverage

    图  5  晴天条件下ASZ=60°±2.5°时臭氧总量与UVI的变化趋势

    Fig. 5  UVI as a function of total ozone with SZA of 60°±2.5° under clear-sky condition

    图  6  当雄卫星过境时刻地基与卫星UVI值比较

    (a) 所有天气,(b) 晴天

    Fig. 6  UVI Comparison between satellite-derived overpass and ground-based measurements at Dangxiong under all sky conditions (a) and clear-day only (b)

    表  1  晴天积雪对UVI影响的调查

    Table  1  Investigation of influences from snow coverage on UVI at Dangxiong

    年份 日序 SZA=55° SZA=60° 臭氧总量/DU 积雪 反照率
    实测值 模式值 实测值 模式值
    2009 323 4.81 5.32 3.45 3.82 260 0.8
    2009 325 4.64 4.38 3.31 3.14 259 0.05
    2009 330 4.62 4.37 3.28 3.13 260 0.05
    2009 363 4.41 4.36 3.13 3.12 260 0.05
    2010 2 5.14 5.35 3.66 3.84 259 0.8
    2010 11 4.83 4.76 3.42 3.41 242 0.05
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    表  2  当雄、沱沱河、拉萨、瓦里关地基UVI测值的比较

    Table  2  Comparison of ground-based UVI at Dangxiong, Tutuhe, Lhasa, Waliguan

    太阳天
    顶角/(°)
    当雄 沱沱河 拉萨 瓦里关
    UVI 样本量 UVI 样本量 UVI 样本量 UVI 样本量
    60 2.46±0.85 16631 2.14±0.85 186 1.7±0.53 1162 2.13±0.69 4657
    50 4.41±1.61 17047 4.25±1.60 135 3.53±1.08 1039 3.56±1.36 2576
    40 6.57±2.63 12796 6.85±2.43 56 5.49±1.75 947 5.12±2.25 1966
    30 8.72±3.66 9340 9.09±2.98 71 7.19±2.50 642 6.58±3.19 1601
    20 11.06±4.61 7216 12.03±3.89 26 9.22±3.50 398 8.35±3.95 1171
    10 12.66±5.27 4582 10.16±3.30 369
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    表  3  当雄、沱沱河、拉萨、瓦里关地基UVI测值与OMI卫星UVI产品的相对差别

    Table  3  UVI relative differences between ground-based and OMI over 4 sites

    天气 当雄 沱沱河 拉萨 瓦里关
    相对差别/% 样本量 相对差别/% 样本量 相对差别/% 样本量 相对差别/% 样本量
    总体 80.1±166.1 545 86.8±156.5 104 91.9±114.9 765 67.8±136.0 2045
    云天 96.3±180.3 450 108.8±172.0 80 113.1±134.9 510 99.8±158.6 1327
    晴天 8.6±5.4 95 13.3±27.3 24 49.6±23.3 255 8.7±29.0 718
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  • [1] 汤洁, 王炳忠, 张保洲, 等.紫外红斑效应参照谱、标准红斑辐射剂量和紫外指数.北京:中国标准出版社, 2007.
    [2] World Health Organization.Global Solar UV Index:A Practical Guide.International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection.2002.
    [3] 沈元芳, 况石.紫外线模式预报方法的研究和试验.应用气象学报, 2002, 13(增刊Ⅰ):223-231. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX2002S1024.htm
    [4] Ren P B C, Sigernes F, Gjessing Y.Ground-based measurements of solar ultraviolet radiation in Tibet:Preliminary results. Geophys Res Letters, 1997, 24(11):1359-1362. doi:  10.1029/97GL01319
    [5] Norsang G, Kocbach L, Stamnes J, et al.Spatial distribution and temporal variation of solar UV radiation over the Tibetan Plateau. Applied Physics Research, 2011, 3(1):37-46. https://www.researchgate.net/publication/276044082_Spatial_Distribution_and_Temporal_Variation_of_Solar_UV_Radiation_over_the_Tibetan_Plateau
    [6] Zhou X, Luo C.Ozone valley over Tibetan plateau. Acta Meteorologica Sinica, 1994, 8(4):505-506. http://mall.cnki.net/magazine/Article/QXXW199404016.htm
    [7] Liley J B, McKenzie R L.Where on Earth has the Highest UV?UV Radiation and its Effects:An Update.2006:26-37.http://www.niwascience.co.nz/rc/atmos/uvconference. http://www.niwascience.co.nz/rc/atmos/uvconference
    [8] Estupián J G, Raman S, Crescenti G H, et al.Effects of clouds and haze on UV-B radiation. Journal of Geophysical Research:Atmospheres (1984-2012), 1996, 101(D11):16807-16816. doi:  10.1029/96JD01170
    [9] Casale G, Meloni D, Miano S, et al.Solar UV-B irradiance and total ozone in Italy:Fluctuations and trends. Journal of Geophysical Research:Atmospheres (1984-2012), 2000, 105(D4):4895-4901. doi:  10.1029/1999JD900303
    [10] Dahlback A, Gelsor N, Stamnes J J, et al.UV measurements in the 3000-5000 m altitude region in Tibet. J Geophys Res, 2007, 112(D9):139-155. https://www.researchgate.net/profile/Arne_Dahlback/publication/241062647_UV_Measurements_in_the_3000-5000_m_altitude_region_in_Tibet/links/0deec531a504e2b16e000000/UV-Measurements-in-the-3000-5000-m-altitude-region-in-Tibet.pdf
    [11] 张晓春, 汤洁, 王炳忠.用Yankee (扬基) UVB-1型紫外辐射表测量大气中的紫外B辐射.青海环境, 2003(3):100-104. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHHJ200303002.htm
    [12] Yankee Environmental Systems, Inc.UVB-1 Ultraviolet Pyranometer Installation and User Guide Version 2.0.http://www.yesinc.com/products/data/uvb1/.
    [13] 饶晓琴.青藏高原地区太阳紫外辐射的观测资料分析与数值模拟研究.北京:中国气象科学研究院, 2003:30-33.
    [14] Tanskanen A, Lindfors A, Määttä A, et al.Validation of daily erythemal doses from ozone monitoring instrument with ground-based UV measurement data. Journal of Geophysical Research:Atmospheres (1984-2012), 2007, 112(D24):177-180. http://www.academia.edu/572512/Validation_of_daily_erythemal_doses_from_Ozone_Monitoring_Instrument_with_ground-based_UV_measurement_data
    [15] Hofzumahaus A, Kraus A, Müller M.Solar actinic flux spectroradiometry:A technique for measuring photolysis frequencies in the atmosphere. Applied Optics, 1999, 38(21):4443-4460. doi:  10.1364/AO.38.004443
    [16] Calbó J, Pagès D, González J A.Empirical studies of cloud effects on UV radiation:A review. Reviews of Geophysics, 2005, 43(2):RG2002. https://www.researchgate.net/profile/Josep_Calbo2/publication/228660510_Empirical_studies_of_cloud_effects_on_UV_radiation_A_review/links/0c96051fa266577cc9000000/Empirical-studies-of-cloud-effects-on-UV-radiation-A-review.pdf
    [17] Madronich S, Flocke S, Zeng J, et al.Tropospheric ultraviolet-visible model (TUV), 2011.http://www2.acd.ucar.edu/modeling/tropospheric-ultraviolet-and-visible-tuv-radiation-model.
    [18] Norsang G, Kocbach L, Tsoja W, et al.Ground-based measurements and modeling of solar UV-B radiation in Lhasa, Tibet. Atmospheric Environment, 2009, 43(8):1498-1502. doi:  10.1016/j.atmosenv.2008.11.048
    [19] 徐祥德, 陈联寿.青藏高原大气科学试验研究进展.应用气象学报, 2007, 17(6):756-772. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=200606124&flag=1
    [20] 卓嘎, 徐祥德, 陈联寿.青藏高原对流云团东移发展的不稳定特征.应用气象学报, 2002, 13(4):448-456. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20020460&flag=1
    [21] 陆龙骅, 周国贤, 张正秋.1992年夏季珠穆朗玛峰地区的太阳直接辐射和总辐射.太阳能学报, 1995, 16(3):229-233. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TYLX503.000.htm
    [22] Piacentini R D, Salum G M, Fraidenraich N, et al. Extreme total solar irradiance due to cloud enhancement at sea level of the NE Atlantic coast of Brazil. Renewable Energy, 2011, 36(1):409-412. doi:  10.1016/j.renene.2010.06.009
    [23] 郑向东, 汤洁, 李维亮, 等.拉萨地区1998年夏季臭氧总量及垂直廓线的观测研究.应用气象学报, 2000, 11(2):173-179. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20000226&flag=1
    [24] 蔡兆男, 王永, 郑向东, 等.利用探空资料验证GOME卫星臭氧数据.应用气象学报, 2009, 20(3):337-345. doi:  10.11898/1001-7313.20090310
    [25] 王普才, 吴北婴, 章文星.影响地面紫外辐射的因素分析.大气科学, 1999, 23(1):1-8. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK901.000.htm
    [26] Kylling A, Dahlback A, Mayer B.The effect of clouds and surface albedo on UV irradiances at a high latitude site. Geophys Res Lett, 2000, 27(9):1411-1414. doi:  10.1029/1999GL011015
    [27] 蒋熹.冰雪反照率研究进展.冰川与冻土, 2006, 28(5):728-738. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BCDT200605015.htm
    [28] 孙治安, 翁笃鸣.青藏高原地区地表及行星反射率.应用气象学报, 1994, 5(4):394-401. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19940471&flag=1
    [29] 张军华, 刘莉, 毛节泰.地基多波段遥感西藏当雄地区气溶胶光学特性.大气科学, 2000, 24(4):549-558. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK200004010.htm
    [30] Ialongo I, Casale G R, Siani A M.Comparison of total ozone and erythemal UV data from OMI with ground-based measurements at Rome station. Atmospheric Chemistry and Physics, 2008, 8(1):3283-3289. http://www.oalib.com/paper/1366969
    [31] Buchard V, Brogniez C, Auriol F, et al.Comparison of OMI ozone and UV irradiance data with ground-based measurements at two French sites. Atmospheric Chemistry and Physics, 2008, 8(16):4517-4528. doi:  10.5194/acp-8-4517-2008
    [32] Krotkov N, Bhartia P, Herman J, et al.Satellite estimation of spectral surface UV irradiance in the presence of tropospheric aerosols:1.Cloud-free case. Journal of Geophysical Research:Atmospheres (1984-2012), 1998, 103(D8):8779-8793. http://www.citeulike.org/user/harish/article/1398555
    [33] Torres O, Tanskanen A, Veihelmann B, et al.Aerosols and surface UV products from ozone monitoring instrument observations:An overview. Journal of Geophysical Research:Atmospheres (1984-2012), 2007, 112(D24):177-180. https://www.researchgate.net/publication/233894226_Aerosols_and_surface_UV_products_from_Ozone_Monitoring_Instrument_observations_An_overview
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-10
  • 修回日期:  2015-03-30
  • 刊出日期:  2015-07-31

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