○气候资源分析 ○
收稿日期:2007-03-25作者简介：杨淑，女，高级工程师，长期从事气候与长期天气预报方法的研究。 及其开发利用建议
杨淑1,2 詹兆渝2 范 雄
2
(1.成都高原气象研究所;2.四川省气候中心，成都 610072)
摘要：本文利用四川省1971～2000年日照、水汽及太阳辐射观测资料，分别模拟计算了四川省高原和盆地太阳辐射值，分析了全省日照、太阳辐射及太阳能的分布特征。结果表明：四川省日照分布的基本特征是高原多、盆地少，高原冬春日照多于夏秋，盆地春夏日照多于秋冬；太阳辐射年总量呈 经向分布，其东西差异达一倍以上；盆地南部及西南部是四川省乃至全国太阳能资源贫乏区；川西高原是四川省太阳能资源最为丰富的地区，也是全国太阳能资源三级分布区之一，有很大的开发利用价值，对四川省能源的可持续发展有重要意义。
关键词：太阳能资源；分布特征；开发建议中图分类号:P 422.1文献标识码:B
文章编号:1003-7187(2007)02-0015-031 引言
人类的一切活动都与太阳活动息息相关，地球大气系统中的一切物理过程都伴随着能量的转换，而太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源。一年中整个地球可以由太阳获得5.44×1024焦耳的辐射能量，地球和大气的其它能量来源同来自太阳的辐射能相比极其微小。由于地球上常规能源的储量被大量开发而迅速减少，促使人们更加重视太阳能的利用；我国于二十世纪七十年代，开始有计划有组织进行太阳能利用的研究工作，目前，太阳能已经得到实际应用并已形成有一定规模的产业，已有巨大的社会效益及经济效益。四川省太阳能的分布状况及开发利用的可行性即是我们本文讨论的问题。
太阳能一般以太阳总辐射和日照时数来综合表示，四川省太阳能资源的分布主要取决于云量、坡度、坡向、经纬度和海拔高度。本文通过分析日照、太阳总辐射以及太阳能等的时空特征，对四川省太阳能资源的分布状况及开发利用的可行性有比较清楚认识；对四川省西部地区太阳能的合理开发利用提出了建议。
2 四川太阳辐射的时空分布特征
下面通过模拟计算总辐射，分析日照及总辐射的时空分布，初步揭示四川省各地太阳能资源开发利用的潜力。2.1 四川太阳辐射的模拟计算
目前，四川省太阳辐射观测站很少(仅有7个)，分布不
均匀，特别是盆地中东部和川西高原中部尚无观测站，如果仅依靠7个观测站的实测资料，根本无法满足太阳能资源普查和社会经济发展对新能源开发利用的实际需求。为此研制一种相对准确且能间接推算出四川各站太阳辐射有关数据的经验计算公式，是我们开展四川太阳能普查首先要解决的问题。
辐射一般涉及总辐射、直接辐射和散射辐射。其中：总辐射是指太阳射向水平地表面上的直接太阳辐射和天空散射辐射之和，表达式为:
Q =S 0(a+b s 1)
rct-341>太阳能电池控制器
直接辐射是指太阳辐射方向垂直的平面上所接收到的，直接来自太阳的那一部分辐射量，表达式为:
S ′=S 0(a s 1+b s 21)kvm管理系统
散射辐射是指经过大气散射的太阳辐射，表达式为:
D =S 0(
0.1+b n-c n 2)e x p (0.05(a /a ＊-1))。对四川地区太阳能辐射的计算方式，曾有一些研究。我们主要
借鉴了上面所描述的总辐射、直接辐射和散射辐射的表达式和冯万瑞等编著的《四川辐射太阳能资源》一书中，关于旬辐射的经验计算公式，同时参考了王炳忠、李扬富、徐渝江、陈兵等的工作，结合四川的气候特点，采用把高原和盆地及四季分别计算的方式，再把计算月的系数范围放大，经过多次循环计算试验，分别得到经验系数以及对应的计算公式(略)。从模拟计算式可看出，高原和盆地、春夏秋冬各季的系数各不相同，且差异较大,7个辐射观测站的计算结果与其实际观测值基本吻合，初步得出了四川太阳辐射多年(1971～2000年)平均分布状况。2.2 总辐射
2.2.1 年总辐射的分布特征
由于四川省东西部海拔、地貌和环流特征的差异，使太阳总辐射的地带性规律受到影响，年总辐射量具有经向差异
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15·杨淑，詹兆渝，范雄：四川省太阳能资源分布特征及其开发利用建议
大的特点。从图1可见，四川省年总辐射基本分布形势是由东向西逐渐减少，其值的变化范围在3200～6390兆焦耳/米2之间。除盆地西北部和西南部的个别地方外,4000兆焦耳/米2等值线沿四川盆地西部边缘将四川省截然分为东西两部分，盆地西部边缘为等值线最为密集的地区
。
四川省东部盆地内各地的年总辐射差异不大。由于盆地内云雾多，连阴雨时间较长以及盆周地形等各种因素的共同影响，导致盆地大部分地区日照时数比高原少得多。盆地内除江油、平武、南江、汉源等少数县的年总辐射略大于4000兆焦耳/米2外，其余大部分地区的年总辐射介于3300～4000兆焦耳/米2之间，其中兴文、沐川、宝兴、荥经为低值区，基本在3350兆焦耳/米2以下，最低值中心在沐川，其年辐射量仅为3277兆焦耳/米2，是全省乃至全国相同纬度地区年总辐射的低值中心。
四川省西部的川西高原因云量较少，大部分地区总辐射在4500兆焦耳/米2～6400兆焦耳/米2之间。总辐射值变化
较大，等值线密集，基本呈经向分布，即由东向西增大较快，高值区分布在甘孜、石渠、理塘、巴塘以及攀枝花一带，最高值中心在甘孜高达6381兆焦耳/米2，次高值中心在攀枝花6338兆焦耳/米2
。
2.2.2 年总辐射的年变化特征
随着太阳高度由冬往夏升高，又由夏往冬降低的季节变化，太阳总辐射年变化趋势基本为夏多冬少。
但四川省各地受天气条件特别是云量的影响，使太阳辐射的年变化具有不同的区域特征。全省总辐射年变化具有两种类型：四川盆地和盆周山区受太阳高度变化影响突出，各月云量最多、日照最少，辐射年变化一般呈单峰型(图2)，最大值出现在7～8
月，一般为400～570兆焦耳/米2
，最小值出现在11～1月，变化范围在100～240兆焦耳/米2。四川省西部的川西高原受干雨季影响，云量差异较大，辐射年变化一般呈双峰型(图3)，大部分地区的最低值出现在12月，变化范围在160～500兆焦耳/米2，次低值出现在10～11月，为360～550兆焦耳/米2；但最高值和次高值出现时间随地区而异，川西高原北部的阿坝州和甘孜州大部地区最高值出现在5月，为510～680兆焦耳/米2，次高值出现在7月，为440～610兆焦耳/米2；川西高原南部大部分地区最高值出现在4～5月，为520～690兆焦耳/米2，次高值出现在7～8月，为460～630兆焦耳/米2。
四川总辐射年振幅分布特征(图略)，由西向东增大，年振幅最大出现在四川盆地东部达415兆焦耳/米2以上，年振幅最小出现在川西高原南部，基本在190兆焦耳/米2以下，其中个别地方仅有100兆焦耳/米2。
2.3 日照
2.3.1 年日照时数的分布特征
一地的日照时数是指太阳的实照时数，通常日照时数受云量、地理纬度、地形的影响，四川省年日照时数的地区分布与云量基本相反。我省东西地形地貌差异大，日照时数差别很大，其基本分布形势为高原多、东部少、西部远大于东部，即盆地(东部)和川西高原(西部)日照时数差异大，等值线梯度最大的地方是在高原到盆地的过渡带，最大梯度可达267小时/100K M 。四川盆地区属全国多云区，日照时数是全国最少区之一，全年日照时数均在750～1620小时。盆地东部大部分地区及南部的部分地区日照时数在1200小时以上，最大值在南江为1612小时；盆地西部、南部大部分地区在1000～1200小时，部分地区在900小时以下，全省最小值在宝兴为759小时。
川西高原大部分地区在2000～2680小时，高原西北部及巴塘、稻城、攀枝花高达2600小时以上，其中攀枝花为
2675小时，为全省之冠。高原地区日照时数比较接近我国西北的高光照地区，比日照最少的盆地区多两倍。2.3.2 年日照时数的变化特征
日照时数的年变化东西部存在明显差异(表1)。四川盆地区大于高原，盆地区夏多冬少，最多月与最少月差值达100～180小时，川西高原冬春日照多于夏秋，最多月与最少
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冠菌素
16·总第100期2007年第2期 四川气象
J u n .N o .100
V o 1.27 N o .2
月差值一般在40～120小时。
表1 各月日照时数(小时)
地名123456789101112成都53518311412211713215577595751达县354775125140133189213111765835西昌235222257248222152167191133153181206甘孜220203221224236213212211199221233232阿坝219196215217212176191197157185223226
3 四川太阳能资源分布微型振动马达
四川太阳能资源分布极不平衡，大致以龙门山脉、邛崃山脉和大凉山为界，东部太阳能极少，川西高原是四川省乃至我国太阳能的主要分布区(图略)。
四川省太阳能资源最丰富的地区是石渠、达至理塘、稻城、攀枝花一带，年总辐射量达6000兆焦耳/米2以上，年日照时数在2400～2600小时；太阳能较丰富的地区是川西高原大部地区，全区覆盖面较大，年总辐射量基本在5000兆焦耳/米2以上，大部分地区年日照时数在1800小时以上；太阳能较贫乏
的地区主要是川西高原向盆地过渡山地区。年总辐射量4000～5000兆焦耳/米2，大部分地区年日照时数在1700小时以下；盆地区是四川省及我国太阳能最弱区，其总辐射量基本在4000兆焦耳/米2以下，日照时数也少，该区太阳能利用价值不大。
4 四川太阳能资源开发利用的初步建议
虽然我国在太阳能应用技术研究和产品开发方面已经取得了一定成就，但目前太阳能产品并没有走进千家万户，在常规能源短缺已经成为制约我国经济发展瓶颈的今天，清洁无穷的太阳能利用应有更大空间，太阳能产品也有更大的市场潜力可挖。目前，四川太阳能的利用，基本上仍以加热生活用水为主且主要集中在城市、中心乡镇，光伏电站还没有规模。四川西部地区是我省太阳能资源最为丰富的地区，也是风能最为丰富的地区，其地广人稀、交通不便，边远地区远离电网或短期内电网还难以达到，部分地方缺电明显。为此建议对川西地区，特别是边缘无电乡、村、户地域，加大、加快气候资源中太阳能、风能开发利用，不仅可以解决川西经济较为落后地区人民生产、生活所用能源，成为这些地区居民脱贫的前提，同时有利于经济可持续发展和环境保护，带动相关产业的崛起和发展；当然最为重要的是促进人类社会的发展和文明进步。
通讯加密
为此建议在四川西部地区、特别是交通不便，远离电网或短期内电网还难以达到的边远地区，开展利用太阳能进行光伏发电的工作。
5 结论
5.1 四川省日照的地区分布是高原多、盆地少；季节分配是高原冬春日照多于夏秋，盆地春夏日照多于秋冬。
5.2 四川省太阳辐射年总量呈经向分布，其东西差异达一倍以上。
5.3 四川盆地南部及西南部是四川省乃至全国太阳能贫乏区，川西高原是四川省太阳能资源最为丰富的地区，也是全国太阳能资源三级分布区之一。
5.4 建议在四川西部地区开展利用太阳能资源进行光伏发电的工作。
参考文献略
(上接第6页)
4 小结
4.1 “9.3”暴雨的降能过程主要发生在低层850h P a上，主要是青藏高压和西太平洋副热带高压之间的切变配合北方地面冷空气南下共同影响而产生的。
4.2 中尺度集合预报模式对暴雨过程的热力、动力、风场变化趋势等的预报结果达到了令人满意的效果，它从能量的突降、500h P a的低值系统、700h P a低涡、850h P a辐合区及低空急流等方面给出了产生暴雨的概念预报模型。
4.3 暴雨的降雨区与850h P a低空急流、700h P a低槽的空间配置关系符合系统发展的动力学原理，与500h P a副高的位置的配置反映了这次降水过程存在十分有利的水汽和能量输送。
4.4 集合预报模式对垂直速度场的预报，仅开始时在本区域上有所反映，但大雨持续过程中垂直速度场呈现下沉气流，与暴雨雨区维持所要求的上升运动基本原理不符。可见，垂直速度场对这次过程没有明显指示意义。
4.5集合预报模式对此次发生在四川东部包括自贡市的暴雨过程，无论是暴雨的系统能量预报，还是对雨区中心区域的移动趋势的预报，是基本成功的。
4.6 此次对单一预报模式中选取的8个物理因子为集合成员组成的成员组，对暴雨的预报与实况基本相符合。就这次暴雨过程而言，集合预报产品对暴雨的预报是可信的，它从一定程度上实际解决了数值预报的不确定性和可信度的问题。
从“9.3”暴雨个例对中尺度数值集合预报模式的检验知，多集合成员、多初值处理方式等所作的试验是
可行的。集合预报产品对暴雨天气的预报将具有相当的指导能力，集合预报模式产品的研究、开发、利用将有深远意义。
参考文献
[1]袁重光，赵彦，李旭等.气候预测中的集合方法初探.大气科学,2000,24(2):207-214.
[2]王晨稀，端义宏。.短期集合预报技术在梅雨降水预报中的试验研究.应用气象学报,2003,14(1):68-78.
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杨淑，詹兆渝，范雄：四川省太阳能资源分布特征及其开发利用建议
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